(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の一部の方向に電子ビームを向けるソースユニットと、試料から放出された粒子を検出する検出器と、放出された粒子から試料の画像を生成する画像生成器とを有する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて試料の画像を生成し、該画像の特徴は、画像生成条件により制御される画像生成方法であって、
第一の画像段階中に第一の画像を生成するために、第一の条件群の下で前記試料を走査するステップと、
該第一の画像段階後に実行されるセットアップ段階中に、試料の電荷を制御するために選択される第二の条件群の下で、前記試料を走査するステップと、
該セットアップ段階後に実行される第二の画像段階中に、第二の画像を生成するために前記第一の条件群の下で試料を走査するステップであって、該第二の画像の特徴が第一及び第二の条件群により制御されるステップと、
を備え、
前記第一の条件群は、第一のランディングエネルギと第一のビーム電流密度とからなるグループから選択された一つ以上の条件を含み、前記第二の条件群は、第二のランディングエネルギと第二のビーム電流密度とからなるグループから選択された一つ以上の条件を含み、
前記第二のランディングエネルギは、前記第一のランディングエネルギにより試料上に蓄積された電荷を解消するために試料上に極性が反対の電荷を蓄積し、
前記第一のランディングエネルギにより試料上に蓄積された電荷を相殺するために試料上に前記極性が反対の電荷を蓄積する速度を高めるよう、前記第二のビーム電流密度を前記第一のビーム電流密度の値より高い値のビーム電流密度とした
画像生成方法。
【請求項２】
セットアップ段階が画像段階とほぼ同じ継続時間を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一の条件群が、第一のランディングエネルギと第一のビーム電流密度に加えて、第一の走査エリアと、第一の走査パターンとから成るグループから選択された一つ以上のものを含み、前記第二の条件群が、第二のランディングエネルギと第二のビーム電流密度に加えて、第二の走査エリアと、第二の走査パターンとから成るグループから選択された一つ以上のものを含む請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
第一のランディングエネルギが、ＳＥＭに供給される第一の支持部バイアス電圧を選択することにより設定され、第二のランディングエネルギが、ＳＥＭに供給される第二の支持部バイアス電圧を選択することにより設定される請求項４記載の方法。
【請求項５】
第一のランディングエネルギおよび第二のランディングエネルギが、試料に隣接して配置される支持部にバイアスをかけることにより制御される請求項１記載の方法。
【請求項６】
セットアップ段階中に使用される前記第二のビーム電流密度が、第二の画像段階が実施される速度を増加または減少させることにより第二の画像を改善するために選択される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第一のビーム電流密度が、ＳＥＭに供給される第一のガンレンズ電圧を選択することにより設定され、前記第二のビーム電流密度が、ＳＥＭに供給される第二のガンレンズ電圧を選択することにより設定される請求項６記載の方法。
【請求項８】
ＳＥＭにＸ傾斜電圧とＹ傾斜電圧とを供給することにより電子ビームの再アライメントを行なうステップを更に含む請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第一の条件群が試料上の電子ビームの第一の走査パターンを含み、前記第二の条件群が試料上の第二の走査パターンを含み、該第二の走査パターンが、試料上の電荷分布を制御することにより第二の画像の画質パラメータを改善するために選択される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
画質パラメータが、解像度パラメータと、信号対ノイズ比パラメータと、コントラストパラメータと、トポロジ情報含有率パラメータとから成るグループから選択される請求項９記載の方法。
【請求項１１】
第二の条件群及び第一の条件群の下で試料を交互に走査することによりセットアップ段階と第二の画像段階とを多重化するステップを更に含む請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
第二の画像段階中に生成された画像を平均化するステップを、更に含むに請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
試料から画像を生成する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であって、
試料の方向に向けられた電子ビームの生成及び制御を行い、ＳＥＭのパラメータの設定を示す第一の画像制御信号を受信するように構成された電子ビーム発生器と、
試料から放出された荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子からの画像の生成を可能にするように構成された検出器と、
第一の入力信号と、第二の入力信号と、画像段階またはセットアップ段階を示す段階制御信号とを受信するように構成されると共に、前記第一の画像制御信号を前記電子ビーム発生器へ出力するように構成されたマルチプレクサ制御システムにして、前記段階制御信号が画像段階を示す時には前記第一の画像制御信号が前記第一の入力信号に基づき、前記段階制御信号がセットアップ段階を示す時には前記第一の画像制御信号が前記第二の入力信号に基づくマルチプレクサ制御システムと
を備え、
前記電子ビームは、
第一の画像段階中に第一の画像を生成するために、第一の条件群の下で前記試料を走査し、
該第一の画像段階後に実行されるセットアップ段階中に、試料の電荷を制御するために選択される第二の条件群の下で、前記試料を走査し、
該セットアップ段階後に実行される第二の画像段階中に、第二の画像を生成するために前記第一の条件群の下で試料を走査するステップであって、該第二の画像の特徴が第一及び第二の条件群により制御されるように
制御され、
前記第一の条件群は、第一のランディングエネルギと第一のビーム電流密度とからなるグループから選択された一つ以上の条件を含み、前記第二の条件群は、第二のランディングエネルギと第二のビーム電流密度とからなるグループから選択された一つ以上の条件を含み、
前記第二のランディングエネルギは、前記第一のランディングエネルギにより試料上に蓄積された電荷を解消するために試料上に極性が反対の電荷を蓄積し、
前記第一のランディングエネルギにより試料上に蓄積された電荷を相殺するために試料上に前記極性が反対の電荷を蓄積する速度を高めるよう、前記第二のビーム電流密度を前記第一のビーム電流密度の値より高い値のビーム電流密度とした
走査型電子顕微鏡。
【請求項１４】
前記第一の画像制御信号が、関連するランディングエネルギが電子ビームに対して選択されるべく試料にバイアスをかけるように構成される請求項１３記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１５】
前記第一の画像制御信号が、電子ビームの電流密度を設定するように構成される請求項１３または請求項１４に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１６】
前記第一の画像制御信号が、電子ビームの走査パターンを設定するように構成される請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１７】
放出された荷電粒子が試料から離れるのを加速する抽出フィールドを生成するように構成された抽出器を更に備える請求項１３ないし請求項１６のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１８】
電子ビームの電流密度を検出する電流検出器を更に備える請求項１３ないし請求項１７のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項１９】
前記マルチプレクサ制御システムが更に第三の入力信号と前記第二の入力信号とを受信すると共に、前記第二の画像制御信号を前記電子ビーム発生器へ出力するように構成され、前記段階制御信号がセットアップ段階を示す時には前記第二の画像制御信号が第三の入力信号に基づく走査型電子顕微鏡において、
前記第二の画像制御信号が電流密度の設定後に電子ビームの再アライメントを行うように構成される請求項１５記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項２０】
請求項１記載の方法であって、
様々な走査パターンで試料全体に電子ビームを向けるように設定可能な電子ビームを発生させる電子ビーム発生器を有する走査型電子顕微鏡を使用して、試料の高アスペクト比の特徴部位の画像を生成し、特徴部位が第二の壁部分と直線を成す位置にはない第一の壁部分を有するように画像を生成する共に、
前記第一の壁部分近くにある放出粒子の軌道を制御すべく前記第一の壁部分で電荷が制御されるように、前記特徴部位に近接する試料上の荷電分布を生成するために、第一の電子ビームにより、あるパターンで試料上を走査するステップと、
前記特徴部位の画像を生成するために、第二の電子ビームにより特徴部位全体を走査するステップであって、荷電分布が高アスペクト比の特徴部位から高アスペクトの特徴部位において発生した二次電子の軌道を曲げるステップと
を備える画像生成方法。
【請求項２１】
前記第一の電子ビームによる走査のパターンが、前記第一の壁部分の底部から前記第一の壁部分の最上部にかけて、前記第一の壁の電荷が電荷値において増加するように選択される請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第一の壁部分近くにある放出粒子の軌道を制御すべく前記第一の壁部分で電荷が制御されるように、前記特徴部位に近接する試料上の荷電分布を生成するために、第三の電子ビームにより、あるパターンで試料上を走査するステップを更に含む請求項２０または請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
請求項１記載の方法であって、
前記第一の条件セットは、前記電子ビームの前記第一のランディングエネルギーを第二のランディングエネルギーに多重化することによって、第二の条件群に多重化する方法。
【請求項２４】
請求項１記載の方法であって、
前記電子ビームの前記第二のランディングエネルギは、ランディングエネルギが０ｅＶである方法。
【請求項２５】
請求項１８記載の走査型電子顕微鏡であって、
前記第一の条件セットは、前記電子ビームの前記第一のランディングエネルギーを第二のランディングエネルギーに多重化することによって、第二の条件群に多重化する走査型電子顕微鏡。
【請求項２６】
請求項１８記載の走査型電子顕微鏡であって、
前記電子ビームの前記第二のランディングエネルギは、ランディングエネルギが０ｅＶである走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査型電子顕微鏡における特徴部位の測定に関係し、特に画質を向上させる装置及び方法に関する。本発明は、同様の機器における特徴部位測定及び画像向上にも適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の走査型電子顕微鏡の構造１００の図である。図示するように、電子ビーム１０２により、試料１０４（半導体ウェーハ等）上を走査する。通常、複数のラスタスキャン１１２が、試料１０４の小エリア１１４上で実行される。電子ビーム１０２は、試料と相互作用し二次電子１０６の放出を引き起こすか、または反射電子１０６として試料上で跳ね返る。二次電子及びまたは反射電子１０６は、その後、コンピュータシステム１１０と結合する検出器１０８により検出される。このコンピュータシステム１１０は、コンピュータシステム１１０により格納されあるいは表示される画像を生成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の顕微鏡システム及び手法では通常、ある程度の条件下で適切なレベルの画質を有する画像が生じるが、一部の応用に関しては劣った画質の試料画像が生じていまうことがあった。例えば、十分に絶縁性の高い素材（半導体素材等）で作られた試料に関して、小エリア上で複数の走査を実行すると、小エリア内に、試料の残りの部分に比べて過剰な正の電荷が蓄積される場合がある。この過剰な電荷は、二次電子の一部に対するポテンシャル障壁を生み出し、このポテンシャル障壁は二次電子の一部が検出器１０８に到達するのを妨げる。この過剰な電荷は、検出器に到達する二次電子の量を大幅に少なくする可能性が高いため、小エリアの画像は暗く見える可能性が高く、したがって、この小エリア内の画像の特徴は不明瞭になってしまう。
【０００４】
加えて、従来のシステム及び手法では、特定の試料の特徴部位に関する画像を生成することができない場合があった。例えば、コンタクトまたはトレンチ領域の底部は、通常、コンタクトまたはトレンチの隣接する側壁と区別することができない。コンタクトまたはトレンチ内の相当な数の二次電子は、側壁に衝突してしまうので、コンタクトまたはトレンチを出て検出器１０８に到達することができない。このため、底部と側壁との両方は、通常暗く見える。二次電子を検出できない結果、底部及び側壁の個別の寸法及び形状は、結果として生じた画像の中で不明瞭になる。
【０００５】
したがって、画質を改善する顕微鏡装置及び手法が必要である。更に具体的には、試料表面の電荷分布を制御するメカニズムが必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
そのため、本発明では、試料上の電荷分布を制御して画質を改善する装置及び方法を提供することで前記の問題に取り組む。電荷は、画像走査段階とセットアップ走査段階とを多重化することで制御される。画像走査段階は試料から画像を生成するために使用可能であり、セットアップ段階は画像走査段階で生じる可能性のある電荷を制御するために使用できる。画像段階は画像を生成するために選択された動作条件を有し、セットアップ段階は電荷を制御するために選択された動作条件を有する。したがって、セットアップ走査段階は画像段階と異なる動作条件を有し、電荷はセットアップ段階中に制御される。本発明では、以下の動作条件、つまり走査エリア、ランディングエネルギ、ビーム電流密度、及び走査パターンの一つ以上に関する一つ以上の値の多重化を実施する。
【０００７】
一実施形態において、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により試料の画像を生成する方法を開示する。このＳＥＭは、ほぼ試料の方向に電子ビームを向けるソースユニットと、試料から放出された粒子を検出する検出器と、放出された粒子から試料の画像を生成する画像生成器とを有する。画像の特徴は、画像が生成される条件により制御される。
【０００８】
試料は、第一の画像段階中に、第一の画像を生成する第一の条件群の下で走査される。この試料はその後、セットアップ段階中に、第二の条件群の下で走査される。第二の条件群は、試料の電荷を制御するために選択される。この試料はその後、第二の画像段階中に、第二の画像を生成する第一の条件群の下で走査される。第二の画像の特徴は、第一及び第二の条件群により制御される。
【０００９】
特定の実施形態において、第一の条件群は電子ビームの第一のランディングエネルギを含み、第二の条件群は第二のランディングエネルギを含み、セットアップ段階中に使用される第二のランディングエネルギは、第一の画像段階中に試料上に蓄積した電荷を増加または減少させることで第二の画像を改善するために選択される。本発明の一実施形態において、第一のランディングエネルギと第二のランディングエネルギとは、試料に隣接して配置された支持部にバイアスをかけることで制御される。
【００１０】
別の特定の実施形態において、第一の条件群は電子ビームの第一の電流密度を含み、第二の条件群は第二の電流密度を含み、セットアップ段階中に使用される第二の電流密度は、第二の画像段階が実施される速度を増加または減少させることで第二の画像を改善するために選択される。更に別の実施形態において、第一の条件群は試料上での電子ビームの第一の走査パターンを含み、第二の条件群は試料上での第二の走査パターンを含み、第二の走査パターンは、試料上の電荷分布を制御することで第二の画像の画質パラメータ（解像度、コントラスト、信号対ノイズ比、及びまたはトポロジ情報含有率等）を改善するために選択される。例えば、走査パターンは、ラスタスキャンパターンとは対照的に円形パターンにすることができる。
【００１１】
本発明の装置の態様において、試料から画像を生成する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を開示する。このＳＥＭは、ほぼ試料の方向に向けられる電子ビームを発生させ制御し、電子ビームのパラメータ設定を示す画像制御信号を受信するように構成された電子ビーム発生器を含む。このＳＥＭは更に、試料から放出された荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子からの画像の生成を可能にするように構成された検出器を含む。
【００１２】
このＳＥＭは更に、第一の入力信号と、第二の入力信号と、画像段階またはセットアップ段階を示す段階制御信号とを受信するように構成されたマルチプレクサ制御システムを含む。このマルチプレクサ制御システムは更に、電子ビーム発生器に対して画像制御信号を出力するように構成される。この画像制御信号は段階制御信号が画像段階を示す時には第一の入力信号に基づき、この画像制御信号は段階制御信号がセットアップ段階を示す時には第二の入力信号に基づく。
【００１３】
別の態様において、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して、試料の高アスペクト比を有する特徴部位の画像を生成する方法を開示する。このＳＥＭは、様々な走査パターンで試料全体に電子ビームを向けるように設定可能な電子ビームを発生させる電子ビーム発生器を有する。この特徴部位は、第二の壁部分と直線を成す位置にはない第一の壁部分を有する。
【００１４】
第一の電子ビームにより、あるパターンで試料上を走査し、第一の壁部分近くにある放出粒子の軌道を制御するために第一の壁部分で電荷が制御されるように、特徴部位に近接する試料上の荷電分布を生成する。第二の電子ビームにより、特徴部位の画像を生成するために特徴部位全体を走査し、ここで荷電分布は走査中に高アスペクト比の特徴部位から発生した二次電子の軌道を曲げる。
【００１５】
本発明の前記その他の特徴及び利点は、本発明の以下の明細書と本発明の原理を例示的に示す添付図面とにおいて更に詳細に提示されよう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、同一符号が同一構成要素を示す添付図面に基づき、以下の詳細な説明からその内容の一層の理解が図られる。以下、本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
かかる特定の実施形態は、添付図面に例示されている。本発明はこうした特定の実施形態に基づき説明されるが、本発明を説明の実施形態に限定するものではないことは理解されよう。また、本発明は、前記特許請求の範囲により画定される本発明の趣旨及び範囲内に含まれる代替例、変形例及び等価物を包含するものである。以下の説明において、本発明の完全な理解を得るために、多くの具体的な詳細を説明する。本発明は、こうした具体的な詳細の一部または全部がなくとも実施可能である。また、本発明を不必要に曖昧にしないために、広く知られている処理動作についての詳しい説明は省いた。
【００１８】
図２Ａは、本発明の一実施形態による走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）システム２００の概略構成図である。このＳＥＭシステム２００は、複数のマルチプレクサ制御信号を受信し、複数の画像制御信号を電子ビーム発生器（２０２ないし２２０）へ出力するように構成されたマルチプレクサ制御システム２５０を含む。それぞれの画像制御信号は、ＳＥＭシステム２００により画像が生成される条件に影響を与える。
【００１９】
本発明は、試料２２２の一部の画像がどのように生成されるかを制御するのに適した任意の数またはタイプの画像制御信号を含むことができる。例えば、一部の画像制御信号は、試料２２２上の電荷分布に影響を与えることが可能であり、この結果として生じた電荷分布は画像がどのように生成されるかに影響を与える。図示したように、画像制御信号は、ビーム電圧密度を制御するガンレンズ電圧及びＸ及びＹ傾斜電圧と、ビームの走査パターンを制御するＸ及びＹ走査電圧と、ビームのランディングエネルギを制御する支持部バイアス電圧とを含む。ランディングエネルギは、ビームが試料と衝突するエネルギとして定義される。ビーム電流密度と、走査パターンと、ランディングエネルギとは、試料２２２の電荷分布に影響を与えるため、画像がどのように生成されるかに影響する。
【００２０】
電子ビーム発生器（２０２ないし２２０）は、複数の画像制御信号を受信し、ほぼ試料２２２上の対象エリアの方向に送られる電子ビーム２０３を発生させるように構成される。ＳＥＭシステム２００は更に、試料２２２から放出された荷電粒子２０５を検出し、検出した荷電粒子からの画像の生成を可能にするように構成された検出器２２４を含み、この粒子は二次電子及びまたは反射電子を含む可能性がある。この電子ビーム発生器については、ＳＥＭシステム２００の他の特徴と共に、後で更に詳しく説明する。
【００２１】
多重化制御システム２５０は、ＳＥＭ動作パラメータを多重化する任意の適切な形態において実施できる。加えて、任意の数のＳＥＭ動作パラメータを多重化できる。図２Ｂは、本発明の一実施形態による図２Ａの多重化制御システム２５０を示す図である。
【００２２】
表示のように、この多重化制御システム２５０は、複数の多重化制御ブロック２５０ａないし２５０ｆを含む。各多重化制御ブロックは、第一の入力信号と、第二の入力信号と、段階制御信号とを受信し、関連する画像制御信号を電子ビーム発生器（図２Ａの２０２ないし２２０）へ出力するように構成される。
【００２３】
例えば、多重化制御ブロック２５０ａは、支持部バイアス画像データ（例えば、第一の入力信号）と、支持部バイアスセットアップデータ（例えば、第二の入力信号）と、段階制御信号とを受信し、ビームのランディングエネルギを制御する支持部バイアス電圧（画像制御信号）を出力する。この段階制御信号は、任意の一定の時間における支持部バイアス電圧が、支持部バイアス画像データと支持部バイアスセットアップデータのどちらに基づくかを示す。
【００２４】
表示のように、各多重化制御ブロック２５０は、画像制御信号が第一の入力信号と第二の入力信号のどちらに基づくかを示す同じ段階制御信号を受信する。または、各ブロック２５０は、別個の段階制御信号を受信できる。この実施形態において、第一の入力信号と、第二の入力信号と、画像制御信号とは、各多重化制御ブロック２５０で異なっている。例えば、多重化制御ブロック２５０ｂは、ガンレンズ画像データとガンレンズセットアップデータとを第一及び第二の入力信号として受信し、ガンレンズ電圧を画像制御信号として出力する。多重化制御ブロック２５０ｃは、Ｘ傾斜画像データとＸ傾斜セットアップデータとを受信し、Ｘ傾斜電圧を出力する。「傾斜電圧」は偏向電圧であり、傾斜偏向及びまたはシフト偏向を含む場合がある点をよく理解すべきである。多重化制御ブロック２５０ｄは、Ｙ傾斜画像データとＹ傾斜セットアップデータとを受信し、Ｙ傾斜電圧を出力する。多重化制御ブロック２５０ｅは、Ｘ走査パターンデータ１とＸ走査パターンデータ２とを受信し、Ｘ走査電圧を出力し、多重化制御ブロック２５０ｆは、Ｙ走査パターンデータ１とＹ走査パターンデータ２とを受信し、Ｙ走査電圧を出力する。
【００２５】
一つ以上の入力信号（支持部バイアス画像データ及び支持部バイアスセットアップデータ等）間での多重化を行い、画像制御信号（支持部バイアス電圧等）の一つを生成する任意の適切な構成を使用して、各制御ブロック２５０を実施できる。表示のように、各制御ブロック２５０は、第一のデータレジスタ２５２と、第二のデータレジスタ２５４と、マルチプレクサ２５６と、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）２５８または多重ＤＡＣ（２５８ｅないし２５８ｆ等）と、増幅器２６０とを含む。
【００２６】
第一のデータレジスタ２５２は、第一の入力信号を受信するように構成され、第二のデータレジスタ２５４は第二の入力信号を受信するように構成される。マルチプレクサ２５６は、段階制御信号に反応して、第一または第二の入力信号の一方を選択するように構成される。例えば、マルチプレクサ２５６ａは、段階制御信号に基づいて、支持部バイアス画像データまたは支持部バイアスセットアップデータの一方を選択する。ＤＡＣ２５８と増幅器２６０とは、データをデジタル信号から、電子ビーム発生器（２０２ないし２２０）へ出力するアナログ画像制御信号に変換するように構成される。
【００２７】
説明したように、試料２２２の電荷分布に影響を与える画像制御信号は多重化される。その後、結果として生じる電荷分布は、画像がどのように生成されるかに影響を与える。例えば、第一の画像段階中、試料２２２は画像制御信号により設定される第一の条件群の下で走査され、次にセットアップ段階中、試料２２２は、画像制御信号により設定される第二の条件群の下で走査され、次に第二の画像段階中、試料は、再び第一の条件群の下で走査される。第二の画像段階中、試料２２２上の電荷分布は、第一の条件群、及び第二の条件群に応じて変化する。したがって、画像生成は電荷部分に影響され、電荷分布は以前及び現在の条件の結果であるため、第二の画像段階中に生成される画像も、電荷を制御するために選択された第二の条件群、及び画像を生成するために選択された第一の条件群に応じて変化する。
【００２８】
画像制御信号及び結果として生じる条件は、試料２２２の電荷分布を制御する任意の適切な方法において多重化できる。図３Ａないし３Ｄは、本発明の一実施形態におけるＳＥＭ動作条件を多重化する手法を示すタイミングチャートである。図３Ａないし３Ｄの多重化を実施するＳＥＭシステム２００の一実施形態については、図２Ａ及び２Ｂを参考に上で説明した。この多重化を実施する手法については、図４Ａないし６Ｄを参考に後で更に説明する。
【００２９】
図３Ａに示すように、２種類の異なる走査エリアは、第一のエリア６４μｍ２が第二のエリア２μｍ２によりインタリーブされるように多重化される。言い換えれば、第一のフレーム３０２ａ中に第一のエリア６４μｍ２が走査され、第二のフレーム３０４ａ中に第二のエリア２μｍ２が走査され、第三のフレーム３０６ａ中に第一のエリア６４μｍ２が再び走査され、こうした走査が繰り返される。図３Ｂに示すように、２種類の異なるランディングエネルギ値は、第一のランディングエネルギ３００ｅＶが第二のランディングエネルギ０ｅＶによりインタリーブされる用に多重化される。図３Ｃに示すように、２種類の異なるビーム電流密度値は、第一のビーム電流密度が第二のビーム電流密度によりインタリーブされるように多重化される。図３Ｄに示すように、２種類の異なる走査パターンは、第一の走査パターンが第二の走査パターンによりインタリーブされるように多重化される。
【００３０】
一つ以上の前記ＳＥＭ動作条件（「画像条件」とも呼ばれる）を、個別にまたは一緒に多重化できる。例えば、第一のランディングエネルギと第一のビーム電流密度とを第一のフレーム中に適用し、第二のランディングエネルギと第二のビーム電流密度とを第二のフレーム中に適用することができる。または、第一のランディングエネルギを第一のフレーム中に適用し、第一のビーム電流密度を第二のフレーム中に適用し、第二のランディングエネルギを第三のフレーム中に適用し、第二のビーム電流密度を第四のフレーム中に適用することができる。要するに、動作条件の任意の適切な組み合わせを、試料上で電荷が制御されるように、任意の組み合わせのフレーム中に多重化できる。
【００３１】
図３Ａに示すように、電子ビームは、Ｘ及びＹ走査電圧の異なる組み合わせを多重化することで、異なる期間において試料２２２上の異なるサイズのエリアを走査するように構成できる。例えば、第一の画像段階３０２ａ中は小エリア（２μｍ２など）が走査され、この小エリアの画像が生成される。比較的大きなエリア（６４μｍ２など）は、この小エリアを含むことが可能であり、次に第一のセットアップ段階中に走査され、試料２２２上の電荷分布が制御される。第一のセットアップ段階の後、第二の画像段階３０６ａ中に再び小エリアが走査され、この小エリアの画像が生成される。連続する画像は通常、合わせて平均化され、この小エリアの最終的な画像が作成される。例えば、最終的な画像を作成するためには、通常６４フレームが合わせて平均化される。
【００３２】
十分に絶縁性の高い素材（例えば、半導体または半導体酸化物または窒化物）から形成された試料上では、それぞれの走査において二次電子の放出が生じる可能性があり、それぞれの走査により対象エリアの正の電荷が増加する。反復する走査の結果として、小エリア（画像エリア等）は、試料２２２上で周囲を囲むエリアよりも高い正の電荷を得る。この正の電荷の蓄積は、二次電子に対する大きなポテンシャル障壁を形成し、検出器に到達する二次電子が少なくなる可能性がある。したがって、小エリアは画像内で暗く見える恐れがある。大エリアに比較した小エリアにおける正の電荷のレベルに応じて、小エリアの特徴部位は、画像内で識別するのが困難になる恐れがある。
【００３３】
本発明の手法では、交互に、小エリアを走査し、試料２２２の大エリアを走査（または「フラッディング」）することで、この暗くなる画像の問題を軽減できる。
【００３４】
大エリアのフラッディングは、画像化される小エリアと大エリアとの間の電圧差を効果的に減少させ、したがって二次電子のポテンシャル障壁を減らし、これらが画像化される小エリアから出ることを可能にする。各小エリアの画像化の際に試料２２２上に蓄積する全体の電荷は、小画像エリアのみが走査される期間（または「フレーム」）の数と大エリアが走査またはフラッディングされるフレームの数との比率を変化させることで制御できる。
【００３５】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明の一実施形態による、Ｘ走査電圧対時間とＹ走査電圧対時間とをそれぞれ表すグラフである。図４Ａに示すように、Ｘ走査電圧は、画像段階（４０２ａ及び４０６ａ）中、第一の電圧値のペア間で振動し、セットアップ段階（４０４ａ及び４０８ａ）中、第二の電圧値のペア間で振動する。第二の値のペアは、第一のペアよりも著しく大きな規模を有する。この差異の結果、電子ビームは、セットアップ段階中に、試料のＸ直線領域を画像段階中よりも大きく走査する。
【００３６】
図４Ｂに示すように、Ｙ走査電圧は、画像段階（４０２ｂ及び４０６ｂ）中、第一の値から第二の値へ緩やかに変化し、セットアップ段階（４０４ｂ及び４０８ｂ）中、第三の値から第二の値へ変化する。セットアップ段階のＹ走査電圧間の格差は、画像段階よりも著しく大きい。この画像及びセットアップ段階の差異の結果、電子ビームは、画像段階と比較すると、セットアップ段階中に、試料のＹ直線領域をより大きく走査する。Ｙ走査電圧とＸ走査電圧が説明したように同時に変化する時、電子ビームは、画像段階と比較すると、セットアップ段階中に試料のエリアをより大きく走査する。
【００３７】
図３Ｂに戻って説明すると、電子ビームは、異なる支持部バイアス電圧を多重化することで、異なる期間（フレーム等）に異なるランディングエネルギ値を有するように構成できる（例えば、この多重化機能は図２Ｂのマルチプレクサ制御ブロックにより実施される）。表示のように、ランディングエネルギは、画像段階（例えば、３０２ｂ及び３０６ｂ）中は３００ｅＶの値を有し、セットアップ段階（例えば、３０４ｂ及び３０８ｂ）中は約０ｅＶの値を有する。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態による一次電子（ＰＥ）に対する二次電子（ＳＥ）の比率対ランディングエネルギを表すグラフ５００である。一次電子は試料のエリアに送られる電子ビーム内の電子として定義され、二次電子は一次電子の試料との相互作用の結果、試料から放出された電子として定義される。特定のランディングエネルギを設定することで、グラフ５００上の特定の動作ポイントが生じる。例えば、約６００電子ボルト（ｅＶ）のランディングエネルギにより、ＳＥ／ＰＥの比率の値は１．０になる。６００ｅＶでは、放出される二次電子の数は、電子ビーム内の一次電子の数と等しくなる。
【００３９】
理論上、二次電子の数が一次電子の数と等しくなれば（例えば、ＳＥ／ＰＥ＝１）、試料上に電荷は蓄積されない。グラフ５００には、一致した位置にある２点が含まれ、これらは一般に「ｅ１」５０８及び「ｅ２」５０６と呼ばれる。したがって、例えば、ＳＥＭが約６００ｅＶのランディングエネルギを有するように構成される場合、ＳＥ／ＰＥの比率はｅ２点５０６で「１．０」の値を有する。
【００４０】
残念ながら、ＳＥＭのランディングエネルギをｅ２に設定及び維持することは困難であり、実用的ではない。しかし、ＳＥＭがＳＥ／ＰＥに関して一致しない値に対応するランディングエネルギで動作する時、試料上に電荷が蓄積する。比率ＳＥ／ＰＥが１より大きい値を有するようなランディングエネルギ（例えば、３００ｅＶ）が選択された場合、正の電荷が試料上に蓄積する。反対に、比率ＳＥ／ＰＥが一致点より小さい値を有するようなランディングエネルギ（例えば、０ｅＶにほぼ等しいランディングエネルギ）が選択された場合、負の電荷が試料上に蓄積する。
【００４１】
本発明では、異なるランディングエネルギ値を多重化することで、このランディングエネルギと電荷蓄積との相関を利用し、試料上の電荷の蓄積を制御する。セットアップ及び画像段階中のランディングエネルギは、ＳＥ／ＰＥに関する一致線の反対側に存在するように選択される。例えば、第一のランディングエネルギ３００ｅＶは、画像を生成するために第一のフレーム中に選択される。第一のランディングエネルギ３００ｅＶにより、グラフ５００上の第一の動作点５０２が発生する。第一の動作点５０２は一致点より上にあるため、正の電荷が蓄積し、この正の電荷により、ランディングエネルギは、例えば点５０４の３０５ｅＶに増加する。試料表面の正の電荷は、試料へ向かう電子ビームの電子を加速させ、これによりランディングエネルギを増加させる点に注意する必要がある。
【００４２】
何らかの干渉がなければ、このランディングエネルギは増加を続け、連続したフレームの平均化により画像を生成するのにしたがって、例えば、点ｅ２に向けて移動する。残念ながら、点ｅ２が得られた時には、実質的に正の電荷が試料上に存在すると思われ、この電荷の蓄積は画像に悪影響を与える恐れがある。言い換えれば、点ｅ２での６００ｅＶのランディングエネルギは、最初の設定である３００ｅＶと蓄積された正の電荷の増加分３００ｅＶとによるものである。電荷が蓄積するにしたがって、蓄積電荷により発生するポテンシャル障壁を超えられる二次電子が少なくなるため、画像には暗いスポットが現れ、これが悪化する恐れがある。
【００４３】
本発明の手法では、異なる値のランディングエネルギを多重化することで、電荷を制御するメカニズムを提供する。例えば、正の電荷の増加は、第二のフレームに関して、約０ｅＶである値に等しい第二のランディングエネルギを選択することで、制御または相殺できる。相対的に低いランディングエネルギにより、負の電荷が増加するため、この負の電荷の蓄積は以前蓄積した正の電荷を相殺する。３００ｅＶのランディングエネルギは、試料上に最初から存在する正の電荷がない状態で、第三のフレームにおいて再度加えることができる。多重化の結果、ランディングエネルギは、例えば、画像を生成する間に、３００ｅＶと３０５ｅＶとの間のみで振動する。したがって、電荷の蓄積が最小化されるため、電荷の蓄積による暗いスポットの発生を大幅に減らすことができる。
【００４４】
または、ランディングエネルギの多重化は、試料のエリア上で特定の電荷レベルを維持するために実施することができる。言い換えれば、第一のランディングエネルギで電荷が増加する時、別のランディングエネルギを利用し、反対の電荷の増加により過剰な電荷を解消し、特定のゼロ以外の電荷レベルを維持することができる。別の実施形態として、本発明の手法は、比較的低い動作ｅＶを伴うｅ１点５０８またはその近くでの動作に利用できる。低いｅＶで動作することにより、高いｅＶでの動作に比べ、試料の破壊が減少する可能性が高い。
【００４５】
図３Ｃに戻って、電子ビームは、ビーム電流密度を制御するための異なるガンレンズ電圧を多重化することで、異なるフレーム中に異なるビーム電流密度を有するように構成できる（例えば、図２Ｂのマルチプレクサ制御ブロック２５０ｂを使用して、この多重化機能を実施できる）。
【００４６】
表示のように、ビーム電流密度は、画像段階（例えば、３０２ｃ及び３０６ｃ）中は第一の値を有し、セットアップ段階（例えば、３０４ｃ及び３０８ｃ）中は第二の値を有する。
【００４７】
相対的に高いビーム電流密度と低いビーム電流密度とは両方とも特定の応用での利点を有する。例えば、電荷を蓄積するランディングエネルギと共に高いビーム電流密度が使用されると、低いビーム電流密度よりも素早い電荷の蓄積が生じる可能性が高い。しかし、低いビーム電流密度は、優れた画質を生み出す可能性が高い。好ましくは、高いビーム電流密度はセットアップ段階のランディングエネルギ及びまたはエリアと共に使用して電荷制御処理を高速化し、低いビーム電流密度は画像段階のランディングエネルギ及びまたはエリアの際に選択して画像を生成することができる。例えば、高いビーム電流密度は０ｅＶのランディングエネルギと共に使用して電荷の増加を素早く相殺し、低いビーム電流密度はその後３００ｅＶと共に使用して画像を生成する。
【００４８】
図３Ｄに戻って、電子ビームは、Ｘ及びＹ走査電圧の異なる組み合わせを多重化することで、異なる期間中に試料２２２上を異なるパターンで走査するように構成できる（例えば、マルチプレクサ制御ブロック２５０ｅ及び２５０ｆを実施できる）。例えば、画像段階（例えば、３０２ｄ及び３０６ｄ）中は第一のパターンが走査され、その後セットアップ段階（例えば、３０４ｄ及び３０８ｄ）中は第二のパターンが走査される。当然ながら、２パターンよりも多くを多重化することができる。
【００４９】
異なる走査パターンは、試料の高アスペクト比の特徴部位全体で多重化し、こうした特徴部位の側壁に沿った電荷分布を制御できる。高アスペクト比の特徴部位の側壁に沿った電荷分布は、要因の中でも特に、電子ビームが側壁の表面を走査する方向と、ビームが特徴部位全体を移動する速度により決定すると考えられる。
【００５０】
高アスペクト比の特徴部位の二つの例を図６Ａ及び６Ｂに示す。図６Ａは、試料上のスルーホール６００の上面図である。表示のように、このスルーホール６００は、上面６０２まで傾斜して続く側壁（例えば、６０６ａ及び６０８ａ）により囲まれた底面６０４ａを有する。同じく、図６Ｂは、トレンチ６０１の上面図である。表示のように、このトレンチは、上面６０９まで傾斜して続く二つの隣り合った側壁６０６ｂ及び６０８ｂの間の底面６０４ｂを含む。
【００５１】
図６Ｃは、走査パターン多重化前の線Ａ−Ａにおける図６Ａ及び６Ｂのスルーホール６００及びトレンチ６０１両方の側面図である。表示のように、電子ビームがスルーホール６００またはトレンチ６０１を走査した後、底面６０４から二次電子が放出される。一部の電子６１０は、底面６０４に対して垂直な軌道を有し、こうした電子６１０はスルーホールから出て、ＳＥＭの検出器に到達する。しかし、一部の電子６１２ａ及び６１４ａは、底面６０４に対して角度のある軌道を有し、この軌道が側壁６０６または６０８の一部と交差するため、外に出ることができない。こうした電子６１２ａ及び６１４ａは、したがって検出器に検出されない。その結果、スルーホールまたはトレンチの画像は暗く見える。例えば、側壁６０６及び６０８と底面６０４とは、両方とも暗く見え、互いを区別できない可能性がある。
【００５２】
しかし、本発明は、高アスペクト比の特徴部位の底面と側壁とを明瞭に画像化するメカニズムを提供すると考えられる。高アスペクト比の特徴部位の側壁全体において、様々な速度及びまたはランディングエネルギ値で電子ビームのベクトルを定める走査パターンを多重化することで、電荷を側壁に沿って段階的な形で分布させることができる。つまり、電子ビームを様々な速度及びまたはランディングエネルギ値で側壁に対して直角に移動させ、スルーホールまたはトレンチの側壁の上面近くに、側壁の底部近くよりも多くの電荷を蓄積させる。側壁に沿って分布する電荷は、二次電子が特徴部位の底部から離れるのを助け、側壁及び底部のコントラストの高い画像を生成できるように、電圧量の任意の適切な段階を有することが可能である。
【００５３】
図６Ｄは、走査パターン多重化後の線Ａ−Ａにおける図６Ａ及び６Ｂのスルーホール６００及びトレンチ６０１両方の側面図である。表示のように、電荷６１６は側壁に沿って段階的な形で蓄積している。この正の電荷の段階は、二次電子の軌道を変化させ、走査パターン多重化がない場合に比べ、大幅に多くの数の二次電子を放出させると思われる。表示のように、電子６１４ｂ及び６１２ｂの軌道は、図６Ｃに示すように側壁に衝突するのではなく、側壁を上る方向へ向けられる。事実上、荷電した側壁は、スルーホールまたはトレンチからの二次電子を加速するマイクロレンズの役割を果たすと思われる。したがって、走査パターン多重化は更に明瞭な画像を生み出すと思われ、スルーホール６００またはトレンチ６０１の底面６０４は、側壁６０６及び６０８から明確に識別される。
【００５４】
または、走査パターン多重化は、試料のステップ形状である特徴部位の側壁に沿って負の電荷を蓄積させるために利用できる。この負の電荷は、二次電子が側壁に衝突するのを妨げる役割を果たすことができる。その結果、負に荷電した側壁に衝突する二次電子は大幅に少なくなる可能性が高い。したがって、多重化のない走査に比べ、より多くの二次電子が検出器に到達する可能性が高い。
【００５５】
図２Ａに戻って、一実施形態によるＳＥＭシステム２００の具体的な詳細について次に説明する。前記のように、このＳＥＭシステム２００は、複数の多重化信号を受信し、複数の画像制御信号を電子ビーム発生器（２０２ないし２２０）へ出力するように構成された多重化制御システム２５０を含む。
【００５６】
この電子ビーム発生器は、試料から放出される二次電子を発生させる電子ビームを生成する任意の適切な構成で準備することができる。表示のように、この電子ビーム発生器は、電子ソースユニット２０２と、サプレッサ２０４と、抽出器２０６と、静電レンズ２０８と、アパーチャ２１３と、ガンバルブ２１０と、上部四重極２１１と、下部四重極２１２と、ファラデーカップ２１４と、ウィーンフィルタ２１８と、磁界レンズ２１９と、下部八重極２２０とを含む。
【００５７】
ソースユニット２０２は、電子の生成及び放出を行う任意の適切な形態で実施できる。例えば、ソースユニット２０２は、フィラメントの形態とし、フィラメント内の電子が励起され、このフィラメントから放出されるようにすることができる。サプレッサ２０４は、逸脱したスプリアスの電子が試料２２２への直接的な経路を形成するのを防ぐ任意の適切な形態で構成できる。例えば、サプレッサ２０４は、周囲で負の電荷が発生する穴を含み、これは電子を跳ね返して、ほぼ穴の中央を通る軌道を通過させる。
【００５８】
抽出器２０６は、大きな正の電荷のフィールドを発生させ、ビーム電子を減速させ、試料から離れる二次電子を加速する任意の適切な構造により準備できる。例えば、抽出器２０６は、抽出器２０６内の穴を通じてビーム電子を加速する大きな正の電極の形態にすることが可能であり、抽出フィールドはこの穴から試料に向けて発せられ、このフィールドがビーム電子を減速させる。反対に、この抽出フィールドは、これに到達した任意の二次電子が試料から離れるのを加速する。抽出器２０６は、抽出器２０６の穴を通る縦の軸線に対して小さな角度を有するビーム電子を選択するビーム停止アパーチャを含むこともできる。
【００５９】
静電レンズ２０８は、電子を試料２２２の方向に向ける任意の適切な形態を有することができる。例えば、一つ以上の電極の形態にすることができる。各電極は、周囲にフィールド線を発生させ、レンズ効果を生み出して、電子ビームを特定のクロスオーバまたは焦点に集中させる穴を有する。このフィールド線の強さと結果として生じるクロスオーバ点の位置とは、マルチプレクサ制御システム２５０により提供されるガンレンズ電圧の値により決定する。
【００６０】
アパーチャ２１３はビームの方向を定める穴を形成する。ビーム電流密度は、このアパーチャ２１３に対するクロスオーバ点の相対的な配置により決定する。例えば、クロスオーバ点がアパーチャ２１３に位置する場合、ビーム電流密度は最大になる。したがって、ビーム電流密度は静電レンズ２０８に提供するガンレンズ電圧の値により選択できる。特定のガンレンズ電圧を選択することで、アパーチャ２１３に対する特定のクロスオーバ点が選択され、結果として特定のビーム電流密度の値が生じる。
【００６１】
上部四重極２１１は、特定のガンレンズ電圧が選択された後、ビームをアライメントするように構成される。言い換えれば、ビームは、アパーチャに関する再アライメントを行うために移動させる必要がある場合がある。この再アライメントは、多重化制御システム２５０からＸ及びＹ傾斜電圧を供給することで達成される。したがって、ビーム電流密度を選択するために、マルチプレクサ制御ユニット２５０から３種類の画像制御信号が提供できる。つまり、静電レンズ２０８に供給するガンレンズ電圧を設定することでクロスオーバ点のアパーチャからの距離が選択され、上部四重極２１１に供給されるＸ及びＹ傾斜電圧を設定することでビームをアパーチャに関して再アライメントできる。
【００６２】
下部四重極２１２は、機械的なアライメントの相違を補うために含めることができる。つまり、この下部四重極２１２は、ビームが通過する必要があり調整が不良であるＳＥＭのスルーホールに関して、ビームのアライメントを調整するために使用される。
【００６３】
ファラデーカップ２１４は、ビーム電流のサンプルを収集するために実施できる。この構成要素はビーム電流密度の多重化と共に使用し、ビーム電流密度が予測値と等しいかどうかをチェックできる。したがって、ビーム電流密度は測定したビーム電流に基づいて望ましいビーム電流密度に再調整できる。
【００６４】
ウィーンフィルタ２１８は、電子ビームの経路と直角を成すＢ×Ｅフィールド（例えば、磁界の方向が垂直で、電界の方向から離れる方向に向かう）を提供する。ウィーンフィルタ２１８は、ビームに加えるＢ力と反対のビームにＥ力を加える。したがって、ウィーンフィルタがビームを軸線から大きく移動させることはない。しかし、ウィーンフィルタ２１８は、試料から放出される二次電子に検出器２２４に向かう同じ方向でＥ力及びＢ力を加える。したがって、ウィーンフィルタ２１８は二次電子を検出器２２４に向けて偏向させる。
【００６５】
下部八重極２２０は、ビームを試料のエリア全体に向けるように構成できる。Ｘ及びＹ走査電圧を設定することで、特定のビームパターンが選択される。したがって、走査パターンを多重化するために、マルチプレクサ制御ユニット２５０により特定のＸ及びＹ走査電圧シーケンスが提供される。つまり、Ｘ及びＹ走査電圧の第一のセットが選択され、その後Ｘ及びＹ走査電圧の第二のセットが選択される。要するに、エリア及びまたは走査パターンの多重化は、Ｘ及びＹ走査電圧の適切な値の順序を決めることで達成できる。
【００６６】
ＳＥＭシステム２００は、試料２２２を支持する支持部（表示なし）を含むことができる。本発明のランディングエネルギの多重化は、例えばマルチプレクサブロック２５０ａが提供する支持部バイアス電圧により、この支持部にバイアスをかけることで達成できる。つまり、画像段階中、この支持部は第一の値にバイアスされ、セットアップ段階中は第二の値にバイアスされる。または、ランディングエネルギは、電子ソースユニット２０２にバイアスをかけることで多重化できる。当然ながら、この場合、電子ビーム発生器の構成要素の設定を再調整し、ビームのアライメントを行う必要がある。
【００６７】
ＳＥＭシステム２００は、エネルギフィルタ及びグラウンドメッシュ２２３と、シンチレータ２２６と、検出器２２８及び２３０とを含むことができる。エネルギフィルタ及びグラウンドメッシュ２２３は、二次電子と反射電子とを選別するように準備できる。反射電子は通常、二次電子よりも大幅に高いｅＶ値を有するため、エネルギフィルタ２２３に高い負の電位を加える場合、反射電子のみが検出器２２８及び２３０に到達する可能性が高い。シンチレータ２２６は、エネルギフィルタ及びグラウンドメッシュ２２３を通過して検出器２２８及び２３０に向かう電子を加速するように構成される。例えば、シンチレータ２２６は５０００ボルト等の高い正の電位に荷電することができる。
【００６８】
電子が検出器２２８及び２３０に検出されると、画像生成器（２３４ないし２４２）は、検出信号２３２を受信し、画像の生成及びまたは格納を行うように構成される。この検出信号２３２は、画像を生成するために使用される。したがって、ＳＥＭシステム２００は、検出信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器２３４と、画像段階データとセットアップ段階データとを画像フレームバッファ２４０またはセットアップフレームバッファ２３８のいずれかに選択的に格納するための多重分離装置２３６とを含む。ＳＥＭシステム２００は、画像フレームデータを処理して試料の画像を生成するコンピュータシステム２４２も含むことができる。例えば、連続する画像フレームデータを合わせて平均化し、画像を作ることができる。または、セットアップフレームデータを利用して画像を生成できる。
【００６９】
本発明を、図２のＳＥＭシステム２００により実施されるものとして説明したが、当然ながら別のＳＥＭシステムを実施することができる。例えば、ソースは最終的なランディングエネルギとほぼ等しいｅＶで電子を放出することが可能であり、この場合は、電子を高い正の電位に設定された一連のレンズで加速する。電子は一連のレンズから押し出され、その後、この電子は減速し、最終的なランディングエネルギで試料に衝突する。一連のレンズは大きな抽出フィールドを対物レンズから発することが可能であり、これは電子ビームを減速させると同時に、試料から放出される二次電子を加速する役割を果たす。
【００７０】
前記の発明について、明確な理解を得る目的から、ある程度詳細に説明したが、付記した請求項の範囲内で特定の変更及び修正が可能なことは明らかである。本発明の処理及び装置の両方を実施する多数の代替方法が存在することに注意すべきである。例えば、走査パターンの多重化について、高アスペクト比の特徴部位の側壁に沿った正の電荷の蓄積を制御することとして説明したが、当然ながら、負の電荷を蓄積させることもできる。または、正または負の電荷を蓄積させる代わりに減少させることが可能である。別の例として、本発明は、度量衡学的情報に加え、試料に関する多数の異なるタイプの情報（例えば、試料の特徴部位の粗度、ジオメトリタイプ、角の丸み）を提供するために実施することができる。
【００７１】
加えて、前記の多重化手法は、自動的な欠陥の分類に使用できる。つまり、ＳＥＭにより発見された欠陥を、ＳＥＭシステムにより自動的に分類することができる。また、試料は、半導体ウェーハまたはレチクル等、ＳＥＭ検査に適した任意の材料または物体にすることができる。最後の例として、本発明は、より小さな寸法での設計が進んでいるハードディスク内の薄膜ヘッドの検査において特に有効に利用できる。
【００７２】
したがって、上述した実施形態は例示的なものであって制限的なものではない。本発明はここに記載した詳細により限定されるものではなく、前記特許請求の範囲及び等価物の範囲内で変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の走査型電子顕微鏡の構造を示す説明図。
【図２Ａ】  本発明の一実施形態による走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を示す概略構成図。
【図２Ｂ】  本発明の一実施形態による図２Ａのマルチプレクサ制御システムを示す概略構成図。
【図３Ａ】  本発明の一実施形態によるＳＥＭ動作条件を多重化する手法を示すタイミングチャート。
【図３Ｂ】  本発明の一実施形態によるＳＥＭ動作条件を多重化する手法を示すタイミングチャート。
【図３Ｃ】  本発明の一実施形態によるＳＥＭ動作条件を多重化する手法を示すタイミングチャート。
【図３Ｄ】  本発明の一実施形態によるＳＥＭ動作条件を多重化する手法を示すタイミングチャート。
【図４Ａ】  本発明の一実施形態によるＸ走査電圧対時間を表すグラフ。
【図４Ｂ】  本発明の一実施形態によるＹ走査電圧対時間を表すグラフ。
【図５】  本発明の一実施形態による一次電子（ＰＥ）に対する二次電子（ＳＥ）の比率対ランディングエネルギを表すグラフ。
【図６Ａ】  試料上のスルーホールの上面図。
【図６Ｂ】  トレンチの上面図。
【図６Ｃ】  走査パターン多重化前の線Ａ−Ａにおける図６Ａ及び図６Ｂのスルーホール及びトレンチの側面図。
【図６Ｄ】  走査パターン多重化後の線Ａ−Ａにおける図６Ａ及び図６Ｂのスルーホール及びトレンチの側面図。
【符号の説明】
１００  …  走査型電子顕微鏡の構造
１０２  …  電子ビーム
１０４  …  試料
１０６  …  反射電子
１０８  …  検出器
１１０  …  コンピュータシステム
１１２  …  ラスタスキャン
１１４  …  小エリア
２００  …  走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）システム
２０２  …  電子ソースユニット
２０３  …  電子ビーム
２０４  …  サプレッサ
２０５  …  放出された粒子
２０６  …  抽出器
２０８  …  静電レンズ
２１０  …  ガンバルブ
２１１  …  上部四重極
２１２  …  下部四重極
２１３  …  アパーチャ
２１４  …  ファラデーカップ
２１８  …  ウィーンフィルタ
２１９  …  磁界レンズ
２２０  …  下部八重極
２２２  …  試料
２２３  …  エネルギフィルタ及びグラウンドメッシュ
２２４、２２８、２３０  …  検出器
２２６  …  シンチレータ
２３２  …  検出信号
２３４  …  アナログデジタル変換器
２３６  …  多重分離装置
２３８  …  セットアップフレームバッファ
２４０  …  画像フレームバッファ
２４２  …  コンピュータシステム
２５０  …  多重化制御システム
２５２  …  データレジスタ１
２５４  …  データレジスタ２
２５６  …  ２：１マルチプレクサ
２５８ａないしｄ  …  デジタルアナログ変換器
２５８ｅないしｆ  …  多重ＤＡＣ
２６０  …  増幅器
６００  …  スルーホール
６０２  …  上面
６０４  …  底面
６０６、６０８  …  側壁
６１０、６１２、６１４  …  電子
６１６  …  電荷
【図１】
0004974410.tif 000002
【図２Ａ】
0004974410.tif 000003
【図２Ｂ】
0004974410.tif 000004
【図３Ａ】
0004974410.tif 000005
【図３Ｂ】
0004974410.tif 000006
【図３Ｃ】
0004974410.tif 000007
【図３Ｄ】
0004974410.tif 000008
【図４Ａ】
0004974410.tif 000009
【図４Ｂ】
0004974410.tif 000010
【図５】
0004974410.tif 000011
【図６Ａ】
0004974410.tif 000012
【図６Ｂ】
0004974410.tif 000013
【図６Ｃ】
0004974410.tif 000014
【図６Ｄ】
0004974410.tif 000015