(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の試料上に形成された第１の絶縁膜に前記第１の絶縁膜に接触している金属膜を介して前記第１の絶縁膜に電子線を照射する工程と、
前記電子線を照射している間に前記第１の試料に印加する電圧を所定範囲で変化させて得られる、前記第１の試料の印加電圧と基板電流との関係を取得する工程と、
前記印加電圧と前記基板電流との関係を用いて、前記金属膜を介さずに前記第１の絶縁膜に、又は第２の試料上に形成された第２の絶縁膜に、電子線を照射した際に得られる基板電流から帯電電位を求める工程と、
を有することを特徴とする帯電電位測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の帯電電位測定方法において、
さらに、前記第１の絶縁膜上に電子線と反応性ガスとの反応により前記金属膜を形成する工程を有することを特徴とする帯電電位測定方法。
【請求項３】
請求項１記載の帯電電位測定方法において、
前記金属膜は、プローブに備えられた金属であって、
前記金属膜は、前記第１の絶縁膜と非接触状態とすることができることを特徴とする帯電電位測定方法。
【請求項４】
請求項１記載の帯電電位測定方法において、
前記第１の試料は、前記第２の試料を載置する試料台に配置されていることを特徴とする帯電電位測定方法。
【請求項５】
試料室内に配置された電子銃と、
前記電子銃から放出される電子線を試料面上で走査させるための偏向器と、
前記電子線を前記試料面上に集束させるための対物レンズと、
前記試料を保持する試料台と、
前記電子線を前記試料に照射することにより発生する二次電子を検出する二次電子検出器と、
前記試料台に流れる電流量を計測する電流計と、
前記電流計と直列に接続された、前記試料台に電圧を印加する電圧源と、
前記電圧源の電圧量を変化させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、表面に金属膜と前記金属膜に接触する第１の絶縁膜とを有する第１の試料の前記金属膜と前記試料台との間の電圧量を変化させ、該変化に対応する電流量を測定することにより得られる電流電圧特性情報、および、前記第１の絶縁膜と前記試料台との間、又は、表面に第２の絶縁膜を有する第２の試料の前記第２の絶縁膜と前記試料台との間に流れる電流から、帯電電位を算出することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項６】
請求項５記載の荷電粒子顕微鏡において、
さらに、前記電子線と反応する反応性ガスを前記試料室内に導入するガスノズルを有することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項７】
請求項５記載の荷電粒子顕微鏡において、
さらに、前記試料室内に備えられたプローブを有し、
前記金属膜は、前記プローブの先端に備えられた金属であることを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項８】
請求項５記載の荷電粒子顕微鏡において、
前記第１の試料は、前記試料台に配置されていることを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項９】
請求項８記載の荷電粒子顕微鏡において、
前記第１の試料は、前記試料台に複数配置され、各々の第１の絶縁膜の膜厚が異なることを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項１０】
請求項５記載の荷電粒子顕微鏡において、
前記制御装置は、前記二次電子検出器により得られる信号から二次電子像を算出し、前記帯電電位より分析像を算出し、前記二次電子像と前記分析像とを比較することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１０記載の荷電粒子顕微鏡において、
前記制御装置は、前記二次電子像と前記分析像との所定パターンの寸法を測長し、それぞれの測長値の差を算出することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１記載の荷電粒子顕微鏡において、
前記制御装置は、所定のパラメータに従って、複数の前記二次電子像、および、前記二次電子像に対応する複数の分析像を取得し、
前記二次電子像と前記二次電子像に対応する分析像との測長結果の差が最小のものに対応するパラメータを出力することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１２記載の荷電粒子顕微鏡において、
さらに、前記二次電子像、前記分析像、および、前記パラメータを表示するモニタを備えることを特徴とする荷電粒子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電電位測定方法、荷電粒子顕微鏡、及び試料測定システムに関し、例えば、Ｓｉウェハ上に形成された絶縁膜の帯電電位測定、並びにその機能を備えた荷電粒子顕微鏡及び試料測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｉウェハ上に形成された半導体デバイスの寸法を、サブナノメートルの精度で計測するために、電子顕微鏡を応用した装置が用いられてきた。電子顕微鏡応用装置の観察対象は、主に微細加工技術によりパターニングされた絶縁体（ＳｉＯ２、ＳｉＮ、レジスト）である。絶縁体の形状は、コンタクトホールであったり、ラインアンドスペースであったりする。
【０００３】
形状寸法を測定することに特化した電子顕微鏡応用装置として、測長ＳＥＭが実用化されている。測長ＳＥＭでは、電子線照射による観察対象への損傷を軽減することを目的として、低照射エネルギ（８００ｅＶ前後）、低照射電流（１０ｐＡ前後）といった観察条件が用いられている。
【０００４】
しかし、照射電流が少ないと、二次電子像のＳＮが悪く、観察対象の明瞭な二次電子像が取得できない。
【０００５】
そこで、二次電子像を複数枚取得し、画像を積算することで、観察対象の明瞭な像を取得し、その像から寸法を計測している。
【０００６】
また、明瞭な二次電子像が取得できない原因として、試料帯電による二次電子像の歪みや明るさばらつきがある。試料帯電により意図した位置に一次電子が照射されないことから二次電子像の歪みが発生し、二次電子が二次電子検出器に到達することを阻害することから明るさばらつきが発生する。試料が帯電する現象は、絶縁体に電子線を照射している以上、不可避な現象である。
【０００７】
そこで、試料帯電に影響されずに明瞭な二次電子像を取得する技術が重要になっており、以下に示す二つの技術の開発が進んでいる。
【０００８】
１）試料帯電を除去もしくは制御し、帯電に影響されていない二次電子像を取得する技術と、
２）試料帯電を検知し、装置にフィードバックすることで帯電に影響されていない二次電子像を取得する技術、である。
【０００９】
上記１）に関する技術としては、例えば、像観察とは別の大電流電子源から電子を試料に照射し、試料の帯電を除去する方法がある（特許文献１参照）。この方法では、一次電子線の電流量、二次電子信号、試料を透過した電流量を取得して計算機により帯電の有無を検出し、帯電発生時には計算機で指示する条件で大電流電子源により帯電を除去する。
【００１０】
また、１）に関するもう一つの技術として、例えば、像観察とは別の大電流電子源を用いて帯電を制御（帯電を積極的に利用する場合を含む意味）する際に、リアルタイムに帯電を検知する方法がある（特許文献２参照）。この方法では、吸収電流の経時変化を測定して帯電が飽和状態か否かを判定する。吸収電流値を適当な関数を参照して観察試料の帯電電位に変換する。
【００１１】
次に、２）に関する技術としては、例えば、リターディング方式の電子線応用検査装置において、一次電子線電流、二次電子、吸収電流の各信号値を用いて演算処理して帯電量を判定し、判定結果に基づいてリターディング電圧を調整して最適なリターディング電圧条件で画像を取得する方法がある（特許文献３参照）。この方法により、電子線応用検査装置の画像解析に必要な画質を備えた二次電子像を再現性よく取得できる。
【００１２】
また、２）に関する別の技術としては、例えば、ＳＴＥＭにおいて、試料ホルダとアース配線間の微弱電流により補正し、画像の濃淡のばらつき等を低減させる顕微鏡画像処理方法がある（特許文献４参照）。この方法では、該微弱電流は試料の帯電や試料の配線構造により変化することを考慮し、電流により画像の補正要否判定、補正係数算出をおこなう。
【００１３】
２）に関するさらに別の技術として、例えば、演算処理により吸収電流に応じて二次電子信号強度を変化させ、試料表面上の帯電領域で二次電子信号が異常な輝度を示す現象を回避する走査荷電ビーム装置がある（特許文献５参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１９５１８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４７８９号公報
【特許文献３】特開平１０−１２５２７１号公報
【特許文献４】特開２００５−２３５４９５号公報
【特許文献５】特開２０００−２０８０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した１）に関する技術では、二次電子像を取得していない時に電子線を照射して帯電を除去するため、像歪みや明るさばらつきの原因となる二次電子像取得中に発生する帯電は除去できないという問題がある。
【００１６】
また、上述した２）に関する技術では、帯電電位を判定する方法として、一次電子線電流、二次電子信号、吸収電流の各信号値を用いて演算処理する、としているが、帯電電位を具体的に評価する方法に関する記述はない。特に、特許文献３に開示されている技術については、判定されたチャージアップ量に対してリターディング電圧が適切であるか否かを判定する工程があるため、リターディング電圧が適切でないと判定された場合には、リターディング電圧を調整した後に、再度同一箇所に電子線を照射することとなり、装置のスループットが低下するという課題がある。また、上記同様の場合に、チャージアップ量は時間的に変化するため、チャージアップ量の判定工程からやり直す必要があり、再度リターディング電圧が適切でないと判定される可能性があり同じ工程を何度も繰り返す場合がある。この場合においてもやはりスループットが低下するという課題がある。
【００１７】
ここで、絶縁体における帯電電位が分かれば、試料像を取得するための条件を特定できる。よって、帯電電位を正確に求められれば、その帯電電位の情報を用いてパターンの寸法を測定することができる。これらのことから、装置のスループットを低下させることなく絶縁膜試料の帯電電位を正確に測定することが重要となる。また、正確な帯電電位情報に基づき正確なパターンの寸法を情報処理手段により求めることが重要となる。
【００１８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、試料の絶縁体に帯電した帯電電位をより正確に測定する帯電電位測定方法、及び測定した帯電電位の情報を用いて試料上のパターンを高精度に計測する荷電粒子顕微鏡及び試料測定システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも一層の絶縁膜を有する試料（たとえば、半導体基板）における絶縁膜表面の帯電電位を測定する帯電電位測定方法を提供する。本方法では、電子線を、金属薄膜を介して絶縁膜表面に照射し、電子線を絶縁膜表面に照射したときの試料電流を測定する。次に、試料に印加する電圧を所定範囲で変化させて得られる、印加電圧と試料電流（基板電流）との関係（検量線）を用いて得られた試料電流に対応する試料の電圧を求める。そして、この得られた試料の電圧を絶縁膜の帯電電位と定めることができる。ここで、試料電流は、電子線照射により誘起された電流(Electron Beam Induced Current：ＥＢＩＣ)を含んでいる。また、検量線は、試料の種類ごとに予め取得したものを用いても良いし、帯電電圧測定動作の度に、電子線を照射しながら検量線を取得し、それを用いるようにしてもよい。例えば予め取得した検量線のデータをデータベースに格納し、データベースに格納しておいた検量線のデータを用いても良い。なお、上記金属薄膜は、試料上に予め形成されていても良いが、予め形成されていなくても、電子線照射時に金属薄膜を有するプローブを試料上に密着させることにより、帯電電位を測定するようにしても良い。
【００２０】
また、本発明は、試料上の観察対象を測定する荷電粒子顕微鏡及び試料測定システムを提供する。当該顕微鏡及び試料測定システムでは、荷電粒子線装置（電子顕微鏡装置）が、観察対象に電子線を照射して、観察対象の二次電子像を取得し、システム内の制御装置が、上述の帯電電位測定方法に基づいて、観察対象の帯電電位を測定する。さらに、この制御装置が、測定した帯電電位を考慮して観察対象の分析像を取得し、荷電粒子線装置によって得られた二次電子像と分析像とを比較する。また、二次電子像と分析像の測長結果の差を比較結果として算出する。このとき、荷電粒子装置は、複数の装置パラメータに従って、複数の前記二次電子像を取得し、制御装置は、複数の装置パラメータに従って、複数の観察対象の帯電電位を測定して複数の分析像を取得し、対応する二次電子像と分析像との測長結果の差が最小のものを測長値として出力するようにしてもよい。
【００２１】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の帯電電位測定方法を用いれば、試料の絶縁体に帯電した帯電電位をより正確に測定することできる。また、その測定した帯電電位の情報を用いて試料上に形成されたパターンを高精度に計測することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００２４】
（１）第１の実施形態
＜帯電電位測定＞
まず、本発明の契機となった実験および実験結果について説明する。試料として、図１に示すＳｉ基板１上に形成されたＳｉＯ２膜２上に金属薄膜３が蒸着された金属-絶縁膜-半導体構造（ＭＯＳ構造）試料を用いる。また、図２に示すように、試料に対して、電圧源４と電流計５を直列に接続し、金属薄膜３を通して電子線６を照射する。電子線の照射方法は、図３に示すような面上もしくは線上に走査する走査照射７と走査させずに一点を照射する停止照射を用いる。
【００２５】
図２及び３に示すように、金属薄膜３に電子線を照射しつつ、基板に印加する電圧を変化させ（例えば、０〜２０Ｖまで２Ｖずつ）、各電圧印加時に流れる基板電流を電流計５で測定すると、図４に示す基板電流-基板電圧特性が取得できる。この特性は、電子線６の電流が２００ ｐＡの時の実験結果である。この基板電流-基板電圧特性を取得する際に、電子線６を走査する幅を狭くすると、すなわちＦＯＶ（Field Of View）を小さくすると、同じ基板電圧であっても基板電流１２が少ないという現象が見出される。
【００２６】
上記現象について、電子線照射によって、絶縁膜内部に空間電荷が生成し内部電界が変化する以下に示す物理モデルを考える。図５はＭＯＳ構造に電子線照射したときの空間電荷生成過程のエネルギーダイアグラムを示し、図６は空間電荷生成過程の実空間モデルを示している。
【００２７】
まず、図５（ａ）及び図６（ａ）は、電子線照射前の初期状態であり、絶縁膜に電圧を印加すると電界が生ずるが、絶縁膜中にキャリアがないため電流は流れない。次に、絶縁膜に電子線６を照射すると、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、絶縁膜の入射電子の侵入深さ領域１３に電子８・正孔９対が生成される。絶縁体内部の電界により電子-正孔対は分離し、電子８は、伝導帯に励起されてＳｉ基板１側に移動するが、正孔９はホッピング伝導を経て、局在トラップサイト１０に捕獲され空間電荷１１となる。正の空間電荷１１により、絶縁膜中の電界が変化し、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、Si基板側の絶縁膜の領域１４の電界が緩和する。この電界緩和のため、電子のドリフト速度が減少し、その結果、基板電流１２が減少する。このように、ＥＢＩＣは、空間電荷制限（ＳＣＬ : Space Charge Limited）を受けると考えられる。
【００２８】
図７は、空間電荷制限電流の時間変化の概念を示す図である。電子線６を照射した直後から空間電荷１１が発生するまでは（区間：（１）→（２））、電子線６が励起するキャリアにより基板電流１２が増加する。その後、ＳＣＬにより基板電流１２が減少し、平衡値に達する（区間：（２）→（３））。
【００２９】
電子線６の走査を停止して電子線６を絶縁膜に照射し続ける場合は、ＥＢＩＣは平衡値に達する。一方、電子線６を走査して絶縁膜に照射すると、ＥＢＩＣが平衡値に達する前に、電子線６が空間的に移動する。つまり、図７において、（１）→（２）→（１）→（２）・・・ を繰り返すため、ＥＢＩＣが平衡に達する前の電流を連続的に測定することになり、電子線を固定して照射した場合の平衡値に達した基板電流より、大きなＥＢＩＣが得られる。また、倍率を上げる(すなわち走査速度を下げる)とＥＢＩＣは平衡値に近づいていくことから、停止照射の値に近づくことも説明できる。
【００３０】
以上、ＥＢＩＣはＳＣＬ電流であると考えると本結果をうまく説明できる。また、照射電流を増加させると、生成される電子の数が増すが、空間電荷１１も増すため、キャリア数の増加と電界減少がバランスし、結果としてＥＢＩＣの変化は少なくなることも定性的に説明できる。
【００３１】
上述した実験結果から、絶縁膜の帯電が、基板電圧-基板電流特性に現れることがわかる。上述した実験では、図２及び図３に示すように絶縁膜表面に形成された金属薄膜は接地されていることから、絶縁膜表面が接地されている、すなわち無帯電状態の場合における、基板電圧-基板電流特性を取得していたと考えることができる。
【００３２】
よって、図１に示すようなＭＯＳ構造の金属薄膜表面に電子線６を照射し、基板電圧を変化させながら基板電流を測定することで得られる基板電圧−基板電流特性（図８）を検量線１５とし、同一の電子線照射条件で、絶縁膜表面に電子線６を照射した時の基板電流を、電圧に換算することで、絶縁膜の帯電電位を測定することができる。
【００３３】
例えば、図８に示す検量線１５を取得した後、図９に示すように、帯電電位を測定したい位置に電子線６を移動し、基板電流が２ ｎＡ測定されたとする。検量線１５によると、２ｎＡの基板電流が流れる時の基板電圧は、５．２Ｖである。よって、絶縁膜の帯電電位が５．２Ｖであることがわかる。
【００３４】
以上、検量線１５を用いた具体的な絶縁膜の帯電電位測定方法である。
【００３５】
なお、帯電電位を測定する試料として、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の他に、より一般的にＭＩＳ構造の試料にも適用可能である。半導体基板は、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板などを用いることも可能である。また、絶縁膜は、シリコン窒化膜、フォトレジスト、Ｔａ２Ｏ３、ＨｆＯ２などを用いることも可能である。また、絶縁膜は１層以上、積層されていてもよい。
【００３６】
また、 試料へ照射する電子線６の照射方法は、図２に示すように試料上の一点に電子線６を照射する停止照射でも、図３に示すように試料上を走査する走査照射でもよい。
【００３７】
＜帯電電位測定機能を有する荷電粒子線装置＞
次に、本発明で用いられる荷電粒子線装置（荷電粒子顕微鏡(例えば電子顕微鏡)）の全体構成について説明する。図１０は、荷電粒子線装置２１の全体構成を示す構成図である。
【００３８】
荷電粒子線装置２１は、電子銃２２、コンデンサレンズ２３、偏向器２４、対物レンズ２５、試料台２６、絶縁材２７、試料ステージ２８、二次電子検出器２９、フィードスルー３０、電流計５、電圧源４によって構成される。ここで、電子銃２２、コンデンサレンズ２３、偏向器２４、対物レンズ２５、試料台２６、絶縁材２７、試料ステージ２８、二次電子検出器２９、金属薄膜付きプローブ１７は、真空容器３１内に設置され、この真空容器３１は、ロータリーポンプ、分子ポンプ、およびイオンポンプ等を用いて、高真空状態とされる。また、試料３２には、上述したような金属薄膜３が形成されている。
【００３９】
電子銃２２は、加熱されたフィラメントから放出される電子を、陽極と電子銃間にかかる加速電圧で加速し、試料３２に電子線６を照射する。なお、電子銃２２には、ショットキー型電子銃、フィールドエミッション型電子銃を用いることもできる。
【００４０】
偏向器２４は、電子線６を、垂直および水平の２方向に、２次元的に走査する偏向磁場もしくは電場を形成する。ここで、偏向磁場もしくは電場は、試料３２の表面上にあって電子線６が照射される位置を、垂直および水平方向に移動させる。
【００４１】
対物レンズ２５は、広がりを持って電子銃２２から射出される電子線６を集束させるコイルで、電子線６の走行経路上の、例えば試料３２の表面に焦点位置を有する。
【００４２】
二次電子検出器２９は、例えばシンチレータと光電子増倍管により構成され、試料３２に照射された電子線６により試料３２から放出される二次電子を検出する。
【００４３】
試料台２６は、半導体ウェハ等の試料３２を保持する導電性の部材である。試料台２６には、フィードスルー３０を通して、電流計５と電圧源４が接続されている。
【００４４】
試料ステージ２８は、電子線６の走査方向と直行するＸＹ方向に移動する。
【００４５】
絶縁材２７は、試料台２６と試料ステージ２８を絶縁し、試料台２６を接地電位から電気的に絶縁している。
【００４６】
図１０に示す荷電粒子線装置を用いて、上述した絶縁体の帯電電位測定方法を実施することができる。
【００４７】
なお、変形例を示す図１１による荷電粒子線装置によれば、金属薄膜３にフィードスルー３０を通して金属薄膜用電圧源３３を接続している。金属薄膜用電圧源３３と電圧源４を同時に制御することで、所望の電界を試料に印加できる。このようにすることにより、絶縁材２７が正に帯電したときにも帯電電位を測定することができるようになる。
【００４８】
また、別の変形例を示す図１２による荷電粒子線装置によれば、試料３２に形成されている絶縁膜の光学特性を測定できるようエリプソメトリ用光源３５およびエリプソメトリ用分光器３８を有している。この光学特性測定は、帯電電位測定前に実施される。この機構により、試料３２の膜厚や光学特性が未知である場合でも、エリプソメトリを用いて、膜厚や光学特性を測定し、上述した絶縁膜の帯電電位測定方法を実施することができる。
【００４９】
また、さらなる変形例を示す図１３による荷電粒子線装置によれば、試料台２６上のアライメントサンプル４２中のアライメントマーク７０の隣に、基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１を搭載しておくこともできる。アライメントサンプル４２は、電圧源４と電流計５とに電気的に接続されているためである。この場合には、試料３２の表面の絶縁膜に金属膜が形成されていない場合であっても基板電流−基板電圧特性を測定することができる。そして、基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１を搭載しておくことで、膜厚や絶縁膜の種類が既知の絶縁膜に関する基板電流−基板電圧特性が測定できるので、試料３２が未知の絶縁膜で形成されていても、基板電流−基板電圧特性から帯電電位を推定することができる。また、図示するように、異なる膜厚の複数の基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１（５９〜６２）及び異なる膜種について膜厚の異なる複数の基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１（６３〜６６）を搭載しておくことで、試料３２の表面が未知の絶縁膜で形成されていても、基板電流−基板電圧特性から絶縁膜の帯電電位を推定することができる。例えば、絶縁膜が１００ｎｍ〜１μの範囲で５０ｎｍ刻みの標準試料４１を配置することで、試料３２の表面に形成されている絶縁膜の厚さに対応した標準試料４１の基板電流−基板電圧特性の測定ができ、絶縁膜の膜厚の異なる試料に対しても、より正確な帯電電位を推定することができる。さらに、６３〜６６で示すように絶縁膜材料の異なる標準試料を配置することで、異なる絶縁膜材料の試料に対しても、同様の効果が得られる。また、アライメントサンプル４２を試料台２６から着脱可能にしておくことで、基板電流−基板電圧測定により損傷、汚染等による不良が生じても交換することで正確な帯電電位を推定することができる。そして、アライメントサンプル４２は、試料台２６とは独立に交換可能であり、基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１は単独で試料台２６から着脱可能にすることでアライメントマーク７０と独立に交換可能としても良い。さらに、基板電流−基板電圧特性測定用標準試料４１を用いることで、金属薄膜付きプローブ１７や反応性ガス１６を試料３２に接触させずに済み、プローブ１７や反応ガス１６が直接試料に接触することによる試料の損傷、汚染等のリスクを回避できるという利点がある。
【００５０】
また、さらなる変形例について説明する。上述の変形例では、基板電流−基板電圧特性を測定するために、少なくとも電圧源４と電流計５とを荷電粒子線装置に設けた例を示した。しかし、荷電粒子線装置自体に、基板電流−基板電圧特性を測定する機構を設けなくとも、電流計５のみを荷電粒子線装置自体に設け、予め別装置に基板電流−基板電圧特性の情報を格納したデータベースを新たに設け、このデータベースと荷電粒子線装置とを接続することで、基板電流から帯電電位を測定することもできる。
【００５１】
＜計測システムの構成及び動作＞
続いて、本発明による荷電粒子線装置を用いた計測システムの全体構成について説明する。
【００５２】
図１４は、上述した荷電粒子線装置を用いた、Ｓｉ基板１上に形成された絶縁膜４０の加工寸法を計測する計測システムの概略構成を示す図である。計測システムは、荷電粒子線装置２１と、カラム制御系４３と、制御装置４４と、帯電シミュレータ４５と、物理モデルデータベース４６と、材料データベース４７と、観察対象形状データベースと、分析像保存部４９と、測長データ保存部５０と、二次電子像保存部５１と、形状入力部５２と、を備えている。ここで分析像とは、真の形状の像ではなく、試料の帯電状態を反映させて得られる二次電子画像の予測像のことである。
【００５３】
カラム制御系４３は、制御装置４４からの命令に従い、プローブ電流、加速電圧、電子線走査速度、電子線走査方法を設定する。制御装置４４は、観察対象形状４８等の入力に従い、カラム制御系４３に動作条件を指示する。また、制御装置４４は、オペレータの指示に従って帯電シミュレータ４５に対して物理モデルデータベース４６、材料データベース４７から入力値を選択する。ここで、物理モデルデータベース４６には、例えば、空間電荷制限モデル、表面電荷拡散モデル、準表面帯電モデル、動力学的帯電モデルのアルゴリズムデータが格納されており、帯電状況に応じて様々なモデルで任意の物理モデル解析を行なうことができるようになっている。また、材料データベース４７には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁膜の材料データが格納されており、試料表面に既知の絶縁膜が計測対象となっている場合には、任意の絶縁膜を選択することができ、選択された絶縁膜材料情報と以下説明する測長値情報とを一体で管理することで、データ管理の効率化を図ることができる。
【００５４】
帯電シミュレータ４５は、物理モデルデータベース４６、材料データベース４７、観察対象形状４８およびカラム制御系４３の動作条件を入力として、分析像保存部４９に保存された分析像、分析像から得られた加工寸法情報を格納する測長データ保存部５０に保存された測長値、二次電子像保存部５１に格納された二次電子像、入力形状部５２からの入力形状および分析像保存部４９から分析像を取得した時の観察条件を出力する。
【００５５】
図１５は、当該計測システムに含まれるモニタに表示される入出力画面を示している。入出力画面は、分析像保存部４９に保存された分析像を表示する領域（４９）、二次電子像保存部５１に保存された二次電子画像を表示する領域（５１）、入力形状部５２の入力形状を表示する領域（５２）、後述する入力値および測長値を表示する領域（５８）、プローブ電流、加速電圧、走査速度、走査方法等の観察条件を表示するための領域（５７）等から構成されている。
【００５６】
次に、本発明による荷電粒子線装置を用いた計測システムの動作について図１６を用いて説明する。図１６は、荷電粒子線装置を用いた計測システムの動作を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、制御装置４４は、オペレータが選択した装置パラメータＡを受け付ける（ステップＳ１）。ここで、装置パラメータとはプローブ電流、加速電圧、電子線走査速度、電子線走査方法などの観察条件である。
【００５８】
装置パラメータＡにはａ１からａｎまでの値を設定できる。例えば、装置パラメータＡにプローブ電流を選択した場合、プローブ電流値を、ａ１＝５ ｐＡ、・・・、ａｎ＝５０ ｐＡのうち、いずれか一つをオペレータが任意に設定できる。ここでは、パラメータＡのｋ番目の値（ａｋ）が選択されたとして説明する。
【００５９】
次に、オペレータが選択した装置パラメータに基づき、制御装置４４はカラム制御系４３の動作条件を設定（各動作部に装置パラメータを反映させる）する（ステップＳ２）。
【００６０】
そして、設定されたカラム制御系４３の動作条件に基づき、制御装置４４は、二次電子像を取得して、二次電子像保存部５１に格納する（ステップＳ３ｒ１）。この時、制御装置４４は、二次電子像を取得するのと同時に、各画素におけるＥＢＩＣ値を測定しておく（ステップＳ３ｒ２）。測定したＥＢＩＣ値は、帯電シミュレータ４５が分析像４９を計算するのに用いられる。
【００６１】
ステップＳ３ｒ１の処理と並行して、制御装置４４は、帯電シミュレータ４５に、カラム制御系の動作条件、シミュレーションに適用する物理モデル情報、観察対象の材料データ、観察対象の寸法データを提供する（ステップＳ３ａ１）。なお、寸法データは、設計データから得られる観察対象のおおよその寸法データである。
【００６２】
帯電シミュレータ４５には、物理モデルに境界条件、定数、初期値が代入され、分析像のシミュレーションが実行される。物理モデルは、微分方程式と考えてもよい。例えば、カラム制御系の動作条件のうち、加速電圧を決めるリターディング電圧は境界条件、材料データは定数、観察対象の寸法は初期値となる。
【００６３】
帯電シミュレータ４５は、ステップＳ３ｒ２で測定した各画素におけるＥＢＩＣ値を、基板電流−基板電圧特性の検量線を用いて、各画素における試料電位情報に変換する。ここで、制御装置４４には、データ記憶部が存在し、装置パラメータＡにおける基板電流−基板電圧特性の検量線のデータが予め格納されており、ステップＳ３ａ２の「帯電シミュレータによる計算」で、制御装置４４は、荷電粒子線装置２１で測定されるＥＢＩＣ値から各画素における帯電電位に変換する計算を行なっている。なお、予めデータベースに検量線データが格納されている場合には、データ記憶部は特に必要なく、制御装置４４は、データベースに格納されている所望の検量線データを用いて、各画素における帯電電位に変換する計算を行なうことができる。
【００６４】
次に、帯電シミュレータ４５は、入力されたおおよその寸法データＤｔ（観察対象の寸法）と、ステップＳ３ａ２で得られた各画素における帯電電位と、カラム制御系の動作条件と観察対象の材料データを基に、物理モデルを計算し、入力されたおおよその寸法データに対応する二次電子画像の予測画像である分析像を取得する（ステップＳ３ａ３）。なお、この分析像は、帯電情報を含む二次電子画像を再現する像に相当し、この分析像は各画素をグレイレベルで表示されたものである。また、この分析像は分析像保存部４９に格納される。
【００６５】
次に、取得された分析像と取得された二次電子画像とが近似するかを判定するフローについて説明する。以下、近似するか否かの代表的な目安として、ホール寸法を用いることができるため、ホール寸法を近似するかの判定に用いる場合について説明する。
【００６６】
ここまでで、既に二次電子画像および入力されたおおよその寸法データＤｔに対応する分析像が得られていることから、それぞれのホール径Ｄask及びＤaakの測定を行なうことができ、制御装置４４は、それぞれのホール径Ｄask及びＤaakを測定する（Ｓ３ｒ３、Ｓ３ａ４）。なお、ここで入力された寸法データＤｘと分析像のホール径Ｄaakとが通常一致しないことに留意すべきである。それは、そもそも、入力された寸法データＤｔは代表的な数値としては設計値であり、実際に観察する像が完全に設計値通り形成されているとは限らず、また、分析像が帯電の影響を含んだ像であり、帯電の影響による像歪を再現した像であるためである。なお、実際に得られる二次電子画像と分析像を図１５の領域（４９）と領域（５１）に示した。この図１５では、円形のホールパターンが、帯電の影響により、二次電子画像（及び分析像）では縦長の楕円形状に表示されることを、像歪が分かり易いように誇張して示した。
【００６７】
次に、制御装置４４は、ホール径ＤaskとＤaaktとを比較する（ステップＳ５）。そして、入力寸法データＤｔにおけるＤaskとＤaaktの差をプロットする（ステップＳ６）（図１７参照）。なお、ここでプロットする以外にも単にデータとして保持しても良い。続いて、制御装置４４は、所望の寸法値の範囲内の寸法データＤｔについて分析像を取得しているかを判定する（ステップＳ７）。
【００６８】
このような判定ステップを設けているのは、ステップＳ５で比較したホール径Ｄask及びＤaaktとが一致していれば、入力された寸法データＤｔを真のホール寸法値とみなすことができるが、上述した理由により、必ずしも入力された寸法データが真のパターン寸法のデータとは限らないので、入力された寸法データの数値を変化させて、複数の分析像のホール径Ｄaaktと二次電子画像のホール径Ｄaskとを比較することにより、信頼性を確保するためである。
【００６９】
以下、具体的に説明すると、ステップＳ７で、所望の寸法値の範囲内の寸法データＤｔについて分析像を取得されていないと判定された場合には、入力された寸法データＤｔを０．１ｎｍ変化させる。なお、この変化は増加させる変化でも減少させる変化でもどちらでも良い。そして、再度、新たな寸法データＤｔ’について帯電シミュレータによる計算を行い（Ｓ３ａ２）、分析像を取得し（Ｓ３ａ３）、ホール径Ｄaakt’を測定し（Ｓ３ａ４）、分析像のホール径Ｄaakt’と二次電子画像のホール径Ｄaskとを比較し（ステップＳ５）、それらの差をプロットする（ステップＳ６）。この工程を、ステップＳ７で、所望の寸法値の範囲内の寸法データＤｔ若しくはＤｔ’について分析像を取得されていると判定されるまで繰り返し、複数の寸法データＤｔ、Ｄｔ’、Ｄｔ’’・・・Ｄｘ  ・・・に対する二次電子画像のホール径Ｄaskとの差をプロットする。このプロット図に対応するのが、図１７である。図１７に示すように、寸法データＤｘの変化に伴い、ホール寸法の差も変化していることが分かる。そして、これらの差が最小の場合のＤｘを求めることができる。つまり、この寸法データＤｘを実際のホールの寸法とみなすことができる。例えば、初期値として入力された寸法データＤｔが８０ｎｍとした場合に、二次電子画像のホール径が８１．５ｎｍ、分析像が８１．２ｎｍであり、寸法データＤｔが８０．４ｎｍとなった場合に、分析像が二次電子画像のホール径と同じ８１．５ｎｍとなった場合、８０．４ｎｍを実際のホール寸法とみなすことができる。
【００７０】
そして、制御装置４４は、このホール寸法Ｄｘを実際のホール径として出力する（ステップＳ８）。これにより、測定が終了する。
【００７１】
以上のように、この入力されたホール寸法Ｄｔの値を制御装置４４が変化させて、二次電子画像と分析像同士をフィッティングすることで、最適なフィッティング条件であるＤｘを未知の実際のホール寸法とみなすことができる。これまでは、説明の便宜上、ホール径により説明したが、ホール径に限ることではなく、パターンの輪郭等の情報を用いることも可能である。
【００７２】
なお、ステップＳ７では、所望の寸法値の範囲内の寸法データＤｔについて分析像を取得しているか否かの判定ステップであったが、範囲内に限定することはなく、ステップＳ６での差が一定の閾値以下となることを条件として、Ｙｅｓのフローに移行するようなフローとしても良い。
【００７３】
このようなフローによる処理を行うことにより、試料の帯電電圧を分析像に反映させ、測長値（ここで言う測長値とはＤｘに相当する）に反映できるので、正確なパターン寸法の値を取得することができるようになる。
【００７４】
なお、ここでは、一つのパラメータ（ホール寸法Ｄｔ）を選択した場合について説明したが、同時に複数のパラメータを選択することも可能である。また、ここまででは、パターン寸法を求めるまでの工程について、説明したが、制御装置４４は、パターン寸法を求めること以外にも単に試料面内の帯電電位の情報を所定のモニタに数値として表示することもできる。また、試料の各画素毎の帯電電位を表示し、試料面の電位分布を表示することもできる。これにより、試料面の正確な帯電分布の状態を把握することができる。
【００７５】
（２）第２の実施形態
第１の実施形態で説明した帯電電位測定方法では、試料がＭＩＳ構造を有している必要があるが、ＬＳＩ製造工程中の絶縁膜が形成されたＳｉ基板は、必ずしも金属薄膜を有していない。このため、金属薄膜が形成されていない場合でも、帯電電位測定できることが望ましい。それを実現する方法として、Ｓｉ基板上に反応性ガス１６を導入して電子線６を照射し、金属薄膜を形成する方法がある。
【００７６】
図１８（ａ）に示すように、金属薄膜が形成されていない絶縁膜／Ｓｉ基板上に、反応性ガス１６を導入して電子線６を照射し、図１８（ｂ）に示すように絶縁膜／Ｓｉ基板上に金属薄膜を堆積させる。その後、図１８（ｃ）に示すように金属薄膜に電子線６を照射し、基板電流−基板電圧特性を測定する。この方法を用いれば、金属薄膜を有していない絶縁膜／半導体基板試料でも、第１の実施形態で示す方法を用いて、絶縁膜の帯電電位を測定することが可能である。なお、反応性ガス１６には、例えば、Ａｕ（ＣＨ３）２を用いることができる。
【００７７】
（３）第３の実施形態
＜帯電電位測定＞
第１の実施形態で説明した帯電電位測定方法では、試料がＭＩＳ構造を有している必要があるが、ＬＳＩ製造工程中の絶縁膜が形成されたＳｉ基板は、必ずしも金属薄膜を有していない。そこで、金属薄膜が形成されていない場合でも、本発明による帯電電位測定方法を実現するため、金属薄膜を有したプローブを試料の絶縁膜表面に接触させる方法がある。
【００７８】
この方法は、図１９に示すように、金属薄膜を担持したプローブを、金属薄膜が形成されていない絶縁膜／Ｓｉ基板上に接触させ、金属薄膜に電子線６を照射し、基板電流−基板電圧特性を測定する。この方法を用いれば、金属薄膜を有していない絶縁膜／半導体基板試料でも、第１の実施形態で示す方法を用いて、絶縁膜の帯電電位を測定することが可能である。
【００７９】
＜金属薄膜付きプローブ＞
図２０は、金属薄膜付きプローブ１７の詳細を説明するための図である。図２０（ａ）が金属薄膜付きプローブ１７の断面図であり、図２０（ｂ）が金属薄膜付きプローブ１７の上面図である。プローブ先端の平板な部材を、化学的にエッチングし、金属薄膜部１８を形成する。
【００８０】
また、金属薄膜部１８には、水銀などの液体金属２０を用いることもできる。この場合、プローブ先端の平板な部材を加工し、液体金属２０を保持できるようにした、液体金属保持用プローブ１９を用いる。液体金属保持用プローブ１９の断面図を図２１（ａ）に、上面図を図２１（ｂ）に示す。液体金属保持用プローブ１９が試料に接していない時は、表面張力により、液体金属２０は、液体金属保持用プローブ１９先端部に保持されており、液体金属保持用プローブ１９が試料に接触すると、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、液体金属２０が試料に接触する。試料に接触した液体金属２０に電子線６を照射すれば、金属薄膜を有していない絶縁膜／半導体基板試料でも、実施例１で示す方法を用いて、絶縁膜の帯電電位を測定することが可能である。
【００８１】
また、液体金属保持用プローブ１９を一度試料に接触させて図２２の形状になっても表面張力により、図２１の状態に戻るので、液体金属２０により、試料を金属汚染させずに済み、また、液体金属保持用プローブ１９も繰り返し使用することが可能である。
【００８２】
＜帯電電位測定機能を有する荷電粒子線装置＞
次に、本実施形態による荷電粒子線装置の全体構成について説明する。図２３は、荷電粒子線装置２１の全体構成を示す構成図である。荷電粒子線装置２１は、電子銃２２、コンデンサレンズ２３、偏向器２４、対物レンズ２５、試料台２６、絶縁材２７、試料ステージ２８、二次電子検出器２９、金属薄膜付きプローブ１７、フィードスルー３０、電流計５、電圧源４によって構成される。ここで、電子銃２２、コンデンサレンズ２３、偏向器２４、対物レンズ２５、試料台２６、絶縁材２７、試料ステージ２８、二次電子検出器２９、金属薄膜付きプローブ１７は、真空容器３１内に設置され、この真空容器３１は、ロータリーポンプ、分子ポンプ、およびイオンポンプ等を用いて、高真空状態とされる。
【００８３】
電子銃２２は、加熱されたフィラメントから放出される電子を、陽極と電子銃間にかかる加速電圧で加速し、試料３２に電子線６を照射する。なお、電子銃２２には、ショットキー型電子銃、フィールドエミッション型電子銃を用いることもできる。
【００８４】
偏向器２４は、電子線６を、垂直および水平の２方向に、２次元的に走査する偏向磁場もしくは電場を形成する。ここで、偏向磁場もしくは電場は、試料３２の表面上にあって電子線６が照射される位置を、垂直および水平方向に移動させる。
【００８５】
対物レンズ２５は、広がりを持って電子銃２２から射出される電子線６を集束させるコイルで、電子線６の走行経路上の、例えば試料３２の表面に焦点位置を有する。
【００８６】
二次電子検出器２９は、例えばシンチレータと光電子増倍管により構成され、試料３２に照射された電子線６により試料３２から放出される二次電子を検出する。
【００８７】
試料台２６は、半導体ウェハ等の試料３２を保持する導電性の部材である。試料台２６には、フィードスルー３０を通して、電流計５と電圧源４が接続されている。
【００８８】
試料ステージ２８は、電子線６の走査方向と直行するＸＹ方向に移動する。
【００８９】
絶縁材２７は、試料台２６と試料ステージ２８を絶縁し、試料台２６を接地電位から電気的に絶縁している。
【００９０】
このように、図２３に示す荷電粒子線装置を用いて、第１の実施形態でも説明した絶縁体の帯電電位測定方法を実施することができる。
【００９１】
また、変形例を示す図２４による荷電粒子線装置では、金属薄膜付きプローブ１７にフィードスルー３０を通してプローブ用電圧源３９を接続している。プローブ用電圧源３９と電圧源４を同時に制御することで、所望の電界を試料に印加できる。
【００９２】
別の変形例を示す図２５による荷電粒子線装置では、反応性ガス１６を真空容器３１内に導入できるようにガスノズル３４を有している。この機構により、反応ガスで試料３２に金属薄膜を形成し、プローブ１７を用いて基板電流を測定し、絶縁膜の帯電電を測定することができる。つまり、第２の実施形態のように、反応ガスによって形成された金属薄膜からアース配線を設ける前工程を実行することなく、絶縁膜の帯電電位測定方法を実施することができる。
【００９３】
さらに、別の変形例を示す図２６による荷電粒子線装置では、試料３２に形成されている絶縁膜の光学特性を測定できるようエリプソメトリ用光源３７およびエリプソメトリ用分光器３８を有している。この機構により、試料３２の膜厚や光学特性が未知である場合でも、エリプソメトリを用いて、膜厚や光学特性を測定し、第１の実施形態で説明した絶縁膜の帯電電位測定方法を実施することができる。
【００９４】
＜計測システムの構成及び動作＞
第３の実施形態による計測システムは、図２７に示したような構成となっており、図１４で示した計測システムとは、試料３２の表面に金属薄膜が形成されているか否かが異なるだけである。よって、計測動作は第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は第１の実施形態のそれをここでは援用することとする。
【００９５】
（４）まとめ
各実施形態では、絶縁膜を有する試料（たとえば、半導体基板）における絶縁膜表面の帯電電位を測定する帯電電位測定方法について説明した。本方法では、電子線を、金属薄膜を介して絶縁膜表面に照射し、電子線を絶縁膜表面に照射したときの試料電流を測定する。次に、試料に印加する電圧を所定範囲で変化させて得られる、印加電圧と試料電流との関係（検量線）を用いて得られた試料電流に対応する試料の電圧を求める。そして、この得られた試料の電圧を絶縁膜の帯電電位と定める。ここで、試料電流は、電子線照射により誘起された電流(Electron Beam Induced Current：ＥＢＩＣ)を含んでいる。また、検量線は、試料の種類ごとに予め取得しておいてもいいし、帯電電圧測定動作の度に、電子線を照射しながら検量線を取得し、それを用いるようにしてもよい。このようにすることにより、絶縁膜を有する試料の帯電電位を正確に測定することができる。そして、求めた帯電電位の情報を用いて、正確な試料形状の寸法を測定することができるようになる。
【００９６】
なお、上記金属薄膜は、試料上に予め形成されていても良いが、予め形成されていなくても、電子線照射時に金属薄膜を有するプローブを試料上に密着させることにより、帯電電位を測定するようにしても良い。これにより、金属薄膜が試料上に形成されてなくても絶縁膜の帯電電位を測定することができるようになる。
【００９７】
また、本実施形態では、試料上の観察対象を測定する試料測定システム及び方法についても説明した。当該システム及び方法では、荷電粒子線装置（電子顕微鏡装置）が、観察対象に電子線を照射して、観察対象の二次電子像を取得し、システム内の制御装置が、上述の帯電電位測定方法に基づいて、観察対象の帯電電位を測定する。さらに、この制御装置が、測定した帯電電位を考慮して観察対象の分析像を取得し、荷電粒子線装置によって得られた二次電子像と分析像とを比較する。これにより、絶縁体を加工したパターンを、高精度に計測することができるようになる。
【００９８】
さらに、物理モデルと材料データと観察対象形状を帯電シミュレータに入力することにより帯電情報を反映させた分析像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】絶縁膜の帯電電位を測定するための試料の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による帯電電位測定方法において、基板電流−基板電圧特性を取得する方法を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態による帯電電位測定方法において、基板電流−基板電圧特性を取得する方法（変形例）を示す模式図である。
【図４】基板電流−基板電圧特性の一例である。
【図５】電界がかかったＳｉＯ２膜に電子線を照射した時に、ＳｉＯ２膜中に生成される固定電荷の生成過程を示すエネルギーダイアグラムである。
【図６】電界がかかったＳｉＯ２膜に電子線を照射した時に、ＳｉＯ２膜中に生成される固定電荷の生成過程を示す実空間図である。
【図７】絶縁膜に電子線を照射した時の基板電流の時間変化を示した模式図である。
【図８】第１の実施形態において、基板電流−基板電圧特性を検量線として、基板電流から帯電電圧を算出する方法の模式図である。
【図９】第１の実施形態において、絶縁膜の基板電流−基板電圧特性を取得する方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態による荷電粒子線装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態による荷電粒子線装置（変形例）の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態による荷電粒子線装置（変形例）であって、エリプソメトリを有した荷電粒子線装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態で用いられる、アライメントマークと並んで基板電流−基板電圧特性評価用標準試料を有したアライメントサンプルを示す模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態による測定システムの構成を示す模式図である。
【図１５】測定システムにおける入出力画面を示す模式図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態による測定システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】測定システムのパラメータを変えた時の、二次電子像から測定した寸法と、分析像から測定した寸法の差をプロットしたグラフである。
【図１８】本発明の第２の実施形態による帯電電位測定方法であって、反応性ガスにより試料上に金属薄膜を形成し、基板電流−基板電圧特性を取得する方法を示す模式図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態による帯電電位測定方法であって、金属薄膜付きプローブを試料に接触させ、基板電流−基板電圧特性を取得する方法を示す模式図である。
【図２０】金属薄膜付きプローブの構成を示す模式図である。
【図２１】液体金属保持用プローブの構成を示す模式図である。
【図２２】液体金属保持用プローブを用いて、基板電流−基板電圧特性を取得する方法を示す模式図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態による荷電粒子線装置の構成を示す模式図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態による荷電粒子線装置（変形例）の構成を示す模式図である。
【図２５】本発明の第１の実施形態による荷電粒子線装置（変形例）であって、反応性ガスを用いて試料に金属薄膜を形成できる荷電粒子線装置の構成を示す模式図である。
【図２６】本発明の第１の実施形態による荷電粒子線装置（変形例）であって、エリプソメトリを有した荷電粒子線装置の構成を示す模式図である。
【図２７】本発明の第３の実施形態による測定システムの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・Ｓｉ基板、２・・・ＳｉＯ２膜、３・・・金属薄膜、４・・・電圧源、５・・・電流計、６・・・電子線、７・・・走査照射、８・・・電子、９・・・正孔、１０・・・局在トラップサイト、１１・・・空間電荷、１２・・・基板電流、１３・・・入射電子の侵入深さ領域、１４・・・Ｓｉ基板側の絶縁膜の領域、１５・・・検量線、１６・・・反応性ガス、１７・・・金属薄膜付きプローブ、１８・・・金属薄膜部、１９・・・液体金属保持用プローブ、２０・・・液体金属、２１・・・荷電粒子線装置、２２・・・電子銃、２３・・・コンデンサレンズ、２４・・・偏向器、２５・・・対物レンズ、２６・・・試料台、２７・・・絶縁材、２８・・・試料ステージ、２９・・・二次電子検出器、３０・・・フィードスルー、３１・・・真空容器、３２・・・試料、３３・・・金属薄膜用電源、３４・・・ガスノズル、３５・・・エリプソメトリ用光源、３６・・・入射光、３７・・・反射光、３８・・・エリプソメトリ用分光器、３９・・・プローブ用電圧源、４０・・・絶縁膜、４１・・・基板電流−基板電圧特性評価用標準試料、４２・・・アライメントサンプル、４３・・・カラム制御系、４４・・・制御装置、４５・・・帯電シミュレータ、４６・・・物理モデルデータベース、４７・・・材料データベース、４８・・・観察対象形状、４９・・・分析像、５０・・・測長値、５１・・・二次電子像、５２・・・入力形状、５３・・・ホール径、５４・・・ホール深さ、５５・・・入出力画面、５６・・・像質選択アイコン、５７・・・観察条件、５８・・・入力値および測長値、７０・・・アライメントマーク
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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