JP2000036273A - 荷電粒子検出方法およびその装置並びに荷電粒子ビ―ムによる処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】励起光の照射によるノイズ成分が含まれず、し
かも帯電する電荷による位置ずれのない正確で、かつ高
コントラストな荷電粒子像を絶縁物を有する試料から検
出できるようにする。 【解決手段】試料１１に対して荷電粒子ビーム２を走査
照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子ビー
ム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射すること
によって試料１１から発生する荷電粒子を検出して荷電
粒子信号を得る荷電粒子検出器５、６と、上記試料１１
に対して絶縁物中の電子を励起して導通化するための励
起光を照射する励起光照射光学系と、上記荷電粒子検出
器による荷電粒子の検出期間または上記荷電粒子ビーム
照射光学系による荷電粒子ビームの照射期間と上記励起
光照射光学系による励起光の照射期間とを別な期間とす
るように制御する制御手段６１、６２、６７とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁物を有する半
導体ウエハやマスクや薄膜基板等の試料に対して荷電粒
子ビームを照射することによって発生する荷電粒子を効
率よく検出して荷電粒子ビームによる観察又は検査又は
加工又は分析をできるようにした荷電粒子検出方法及び
その装置並びに荷電粒子ビームによる処理方法及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、特開昭６３−１３３
６４０号公報（従来技術１）、特開平１−１１９６６８
号公報（従来技術２）、特開平１−２４３４４９号公報
（従来技術３）、および特開平４−１５２５１９号公報
（従来技術４）が知られている。

【０００３】従来技術１には、半導体試料に電子ビーム
を照射し、試料より放出される２次電子を検出して試料
の各部位における電位を評価する電子ビームテスティン
グにおいて、半導体試料にレーザ光源やタングステンラ
ンプ等の光源からの光を照射することによる光導電効果
によって電子ビームの照射により試料表面に蓄積された
電荷を放散して帯電を防止することが記載されている。

【０００４】また、従来技術２には、イオン源、イオン
分析部及び加速部を有するイオン注入装置において、セ
ットされた表面をＳｉＯ₂の絶縁膜で被覆されたＳｉウ
エハ全面に低圧水銀灯またはＡｒＦレーザ（λ＝１９３
ｎｍ）光源からの紫外線光を照射してＳｉＯ₂中にキャ
リアを励起させ、イオン注入による＋電荷をディスクあ
るいはクランプを通じて直ちに放電させ、イオン注入に
よるチャージアップ起因する不具合（薄いＳｉＯ₂の絶
縁破壊等）をなくすことが記載されている。即ち、従来
技術２においては、ＳｉとＳｉＯ₂の界面にエネルギを
入射する必要があるためＳｉＯ₂を透過する紫外線を用
いることが記載されている。また、従来技術３には、処
理室内の半導体装置のＳｉ基板の表面に絶縁膜が形成さ
れた配線修正箇所にイオンビームを照射してスパッタ加
工する際、並びにスパッタ処理によって開けられた穴お
よび新たな配線を形成する位置にＷ（ＣＯ）₆等のガス
雰囲気においてイオンビームを照射してＷ配線を形成す
る際、紫外線を照射することによって絶縁膜の表面を励
起する電子により中和することが記載されている。

【０００５】また、従来技術４には、半導体装置の製造
に際し、ドライエッチング、アッシング、プラズマＣＶ
Ｄ、電子ビーム露光、インプラ、純水洗浄、ウエハＳＥ
Ｍのいずれかの半導体基板内に電荷が蓄積される処理を
行った後、該半導体基板表面に、絶縁膜がＳｉＯ₂の場
合３９８〜１４１ｎｍの波長、絶縁膜がＳｉＮの場合６
１７．３〜２４６．９ｎｍの波長の紫外線を照射して荷
電粒子のチャージアップの処理を行うことが記載されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体基板等に
形成されている配線パターンが益々微細化されてきてい
る。そのため、半導体基板等の試料の表面に対してイオ
ンビームや電子ビームからなる荷電粒子ビームを照射
し、試料から得られる２次電子、反射電子等の荷電粒子
を検出し、この検出される荷電粒子の信号に基いて試料
の表面を観察したり、異物等を含む欠陥を検査したり、
分析したり、修正等の加工をしたりする必要が生じてき
ている。また、半導体基板等の試料においては、ＳｉＯ
₂やＳｉＮ等の絶縁膜が少なくとも一部分形成されてい
て、この試料の表面にイオンビームや電子ビームからな
る荷電粒子ビームを照射すると帯電することになる。し
かしながら、上記従来技術１〜４の何れにも、半導体基
板等の試料の表面に対してイオンビームや電子ビームか
らなる荷電粒子ビームを照射し、試料から得られる２次
電子、反射電子等の荷電粒子の信号を検出する際、上記
荷電粒子ビームの照射によって絶縁物上に帯電される電
荷によって生じる荷電粒子信号のずれを防止すると共に
絶縁物上に紫外線からなる励起光を照射した際発生する
光電子の影響を受けないようにする点について考慮され
ていない。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
励起光の照射によるノイズ成分が含まれず、しかも帯電
する電荷による位置ずれのない正確で、かつ高コントラ
ストな荷電粒子像を試料から検出できるようにして、試
料上の微細なパターンや微細な異物等を含む欠陥などに
ついて観察又は検査又は加工又は分析等の処理ができる
ようにした荷電粒子検出方法及びその装置並びに荷電粒
子ビームによる処理方法及びその装置を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、半導体基板等の試料
に対して、励起光照射によるＳｉＯ₂、ＳｉＮ等からな
る絶縁膜の下層へのダメージを極力少なくし、しかもノ
イズ成分がなく、正確で、かつ高コントラストな荷電粒
子像を絶縁物を有する試料から検出できるようにして、
試料上の微細なパターンや微細な異物等を含む欠陥など
について観察又は検査又は加工又は分析等の処理ができ
るようにした荷電粒子検出方法及びその装置並びに荷電
粒子ビームによる処理方法及びその装置を提供すること
にある。また、本発明の更に他の目的は、ノイズ成分が
なく、正確で、かつ高コントラストな荷電粒子像を基
に、試料上の微細なパターンや微細な異物等を含む欠陥
などについて高精度な微細加工を施すことができるよう
にした荷電粒子ビームによる加工方法及びその装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビ
ームを走査照射することによって試料から発生する荷電
粒子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、上記試
料に対して紫外線の励起光をパルス的に照射することに
よって絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を逃が
す導通化過程とを有することを特徴とする荷電粒子検出
方法である。また、本発明は、絶縁物を有する試料に対
して荷電粒子ビームを走査照射することによって試料か
ら発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得る検出
過程と、上記試料に対して紫外線の励起光をパルス的に
照射することによって絶縁物中の電子を励起して導通化
して電荷を逃がす導通化過程とを有し、上記検出過程に
おける荷電粒子を検出しながら、上記導通化過程におけ
る励起光をパルス的に照射することを特徴とする荷電粒
子検出方法である。また、本発明は、絶縁物を有する試
料に対して荷電粒子ビームを走査照射することによって
試料から発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得
る検出過程と、上記試料に対して紫外線の励起光をパル
ス的に照射することによって絶縁物中の電子を励起して
導通化して電荷を逃がす導通化過程とを有し、上記検出
過程における荷電粒子ビームの走査に同期させて上記導
通化過程における励起光をパルス的に照射することを特
徴とする荷電粒子検出方法である。

【０００９】また、本発明は、絶縁物を有する試料に対
して荷電粒子ビームを走査照射することによって試料か
ら発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得る検出
過程と、上記試料に対して紫外線の励起光を、該励起光
の強度を時間的に変化させて照射することによって絶縁
物中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす導通化過
程とを有し、上記検出過程における荷電粒子の検出を、
上記導通化過程における励起光の強度の時間的変化に同
期させて行うことを特徴とする荷電粒子検出方法であ
る。また、本発明は、上記荷電粒子検出方法において、
上記導通化過程における励起光の強度が弱まった期間に
おいて上記検出過程における荷電粒子の検出を行うこと
を特徴とする。また、本発明は、絶縁物を有する試料に
対して荷電粒子ビームを走査照射することによって試料
から発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得る検
出過程と、上記試料に対して励起光を、該励起光の強度
を時間的に変化させて照射することによって絶縁物中の
電子を励起して導通化して電荷を逃がす導通化過程とを
有し、上記検出過程における荷電粒子ビームの照射を、
上記導通化過程における励起光の強度の時間的変化に同
期させて行うことを特徴とする荷電粒子検出方法であ
る。

【００１０】また、本発明は、上記荷電粒子検出方法に
おいて、上記導通化過程における励起光の強度が弱まっ
た期間において上記検出過程における荷電粒子ビームの
照射を行うことを特徴とする。また、本発明は、絶縁物
を有する試料に対して荷電粒子ビームを走査照射するこ
とによって試料から発生する荷電粒子を検出して荷電粒
子信号を得る検出過程と、上記試料に対して励起光を照
射することによって絶縁物中の電子を励起して導通化し
て電荷を逃がす導通化過程とを有し、上記検出過程にお
ける荷電粒子の検出期間と上記導通化過程における励起
光の照射期間とを別な期間とすることを特徴とする荷電
粒子検出方法である。また、本発明は、絶縁物を有する
試料に対して荷電粒子ビームを走査照射することによっ
て試料から発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を
得る検出過程と、上記試料に対して励起光を照射するこ
とによって絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を
逃がす導通化過程とを有し、上記検出過程における荷電
粒子ビームの照射期間と上記導通化過程における励起光
の照射期間とを別な期間とすることを特徴とする荷電粒
子検出方法である。

【００１１】また、本発明は、絶縁物を有する試料に対
して荷電粒子ビームを走査照射することによって試料か
ら発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得る検出
過程と、上記試料に対して励起光を照射することによっ
て絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす導
通化過程とを有し、該導通化過程における励起光のドー
ズ量を、試料上の帯電量または帯電量によって生じる荷
電粒子像のずれ量に応じて調整することを特徴とする荷
電粒子検出方法である。また、本発明は、上記荷電粒子
検出方法において、導通化過程における励起光の波長を
１５０ｎｍ以下にして、半導体基板等の試料においてＳ
ｉＯ₂、ＳｉＮ等からなる絶縁膜の下層へのダメージを
極力少なくすることを特徴とする。また、絶縁物が石英
等の場合、励起光の波長を１５０ｎｍ以下にして導通化
可能にしたことを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、上記荷電粒子検出方法に
おいて、更に上記検出過程から得られる荷電粒子信号に
基いて観察、検査、加工、分析の少なくとも何れか一つ
の処理を行う処理過程を有することを特徴とする荷電粒
子ビームによる処理方法である。また、本発明は、上記
荷電粒子検出方法において、更に、上記検出過程から得
られる荷電粒子信号に基いて設定される試料上の所望な
領域に荷電粒子ビームを照射して加工を施す加工過程を
有することを特徴とする荷電粒子ビームによる加工方法
である。また、本発明は、絶縁物を有する試料を載置す
るステージと、上記試料に対して荷電粒子ビームを走査
照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子ビー
ム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射すること
によって試料から発生する荷電粒子を検出して荷電粒子
信号を得る荷電粒子検出器と、上記試料に対して絶縁物
中の電子を励起して導通化するための励起光をパルス的
に照射する励起光照射光学系とを備えたことを特徴とす
る荷電粒子検出装置である。

【００１３】また、本発明は、絶縁物を有する試料を載
置するステージと、上記試料に対して荷電粒子ビームを
走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子
ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射する
ことによって試料から発生する荷電粒子を検出して荷電
粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記試料に対して絶
縁物中の電子を励起して導通化するための励起光をパル
ス的に照射する励起光照射光学系と、上記荷電粒子検出
器によって荷電粒子を検出しながら、上記励起光照射光
学系による励起光をパルス的に照射する制御手段とを備
えたことを特徴とする荷電粒子検出装置である。また、
本発明は、絶縁物を有する試料を載置するステージと、
上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
子ビーム照射光学系と、該荷電粒子ビーム照射光学系に
より荷電粒子ビームを走査照射することによって試料か
ら発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得る荷電
粒子検出器と、上記試料に対して絶縁物中の電子を励起
して導通化するための励起光をパルス的に照射する励起
光照射光学系と、上記荷電粒子ビーム照射光学系による
荷電粒子ビームの走査に同期させて上記励起光照射光学
系による励起光をパルス的に照射する制御手段とを備え
たことを特徴とする荷電粒子検出装置である。

【００１４】また、本発明は、絶縁物を有する試料を載
置するステージと、上記試料に対して荷電粒子ビームを
走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子
ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射する
ことによって試料から発生する荷電粒子を検出して荷電
粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記試料に対して絶
縁物中の電子を励起して導通化するための励起光を、該
励起光の強度を時間的に変化させて照射する励起光照射
光学系と、上記荷電粒子検出器による荷電粒子の検出
を、上記励起光照射光学系による励起光の強度の時間的
変化に同期させて行う制御手段とを備えたことを特徴と
する荷電粒子検出装置である。また、本発明は、上記荷
電粒子検出装置において、上記制御手段を、上記励起光
照射光学系による励起光の強度が弱まった期間において
上記荷電粒子検出器による荷電粒子の検出を行うように
構成したことを特徴とする。また、本発明は、絶縁物を
有する試料を載置するステージと、上記試料に対して荷
電粒子ビームを走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系
と、該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビーム
を走査照射することによって試料から発生する荷電粒子
を検出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記
試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化するため
の励起光を、該励起光の強度を時間的に変化させて照射
する励起光照射光学系と、上記荷電粒子ビーム照射光学
系による荷電粒子ビームの照射を、上記励起光照射光学
系による励起光の強度の時間的変化に同期させて行う制
御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子検出装置で
ある。

【００１５】また、本発明は、上記荷電粒子検出装置に
おいて、上記制御手段を、上記励起光照射光学系による
励起光の強度が弱まった期間において上記荷電粒子ビー
ム照射光学系による荷電粒子ビームの照射を行うように
構成したことを特徴とする。また、本発明は、絶縁物を
有する試料を載置するステージと、上記試料に対して荷
電粒子ビームを走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系
と、該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビーム
を走査照射することによって試料から発生する荷電粒子
を検出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記
試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化するため
の励起光を照射する励起光照射光学系と、上記荷電粒子
検出器による荷電粒子の検出期間と上記励起光照射光学
系による励起光の照射期間とを別な期間とするように制
御する制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子検
出装置である。また、本発明は、絶縁物を有する試料を
載置するステージと、上記試料に対して荷電粒子ビーム
を走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒
子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射す
ることによって試料から発生する荷電粒子を検出して荷
電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記試料に対して
絶縁物中の電子を励起して導通化するための励起光を照
射する励起光照射光学系と、上記荷電粒子ビーム照射光
学系による荷電粒子ビームの照射期間と上記励起光照射
光学系による励起光の照射期間とを別な期間とするよう
に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒
子検出装置である。

【００１６】また、本発明は、絶縁物を有する試料を載
置するステージと、上記試料に対して荷電粒子ビームを
走査照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子
ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走査照射する
ことによって試料から発生する荷電粒子を検出して荷電
粒子信号を得る荷電粒子検出器と、上記試料に対して絶
縁物中の電子を励起して導通化するための励起光を照射
する励起光照射光学系と、該励起光照射光学系による励
起光のドーズ量を、試料上の帯電量または帯電量によっ
て生じる荷電粒子像のずれ量に応じて制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする荷電粒子検出装置である。
また、本発明は、絶縁物を有する試料を載置するステー
ジと、上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する
荷電粒子ビーム照射光学系と、該荷電粒子ビーム照射光
学系により荷電粒子ビームを走査照射することによって
試料から発生する荷電粒子を検出して荷電粒子信号を得
る荷電粒子検出器と、上記試料に対して絶縁物中の電子
を励起して導通化するための励起光を上記荷電粒子ビー
ムの照射とほぼ同軸方向から照射する励起光照射光学系
とを備えたことを特徴とする荷電粒子検出装置である。
また、本発明は、上記荷電粒子検出装置における励起光
照射光学系において出射される励起光の波長を１５０ｎ
ｍ以下で構成し、半導体基板等の試料においてＳｉ
Ｏ₂、ＳｉＮ等からなる絶縁膜の下層へのダメージを極
力少なくすることを特徴とする。また、絶縁物が石英等
の場合、励起光の波長を１５０ｎｍ以下にして導通化可
能にしたことを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、上記荷電粒子検出装置に
おける励起光照射手段の励起光光源をエキシマランプで
構成したことを特徴とする。また、本発明は、上記荷電
粒子検出装置において、励起光照射手段を、励起光を試
料上の所望の領域に対して複数方向から照射するように
構成したことを特徴とする。また、本発明は、上記荷電
粒子検出装置において、励起光照射手段を、励起光を試
料上に対して走査して照射するように構成したことを特
徴とする。また、本発明は、上記荷電粒子検出装置に、
更に、上記荷電粒子検出器から得られる荷電粒子信号に
基いて観察、検査、加工、分析の少なくとも何れか一つ
の処理を行う処理手段を備えたことを特徴とする荷電粒
子ビームによる処理装置である。

【００１８】また、本発明は、上記荷電粒子検出装置
に、更に、上記荷電粒子検出器から得られる荷電粒子信
号に基いて上記荷電粒子ビーム照射光学系を制御するこ
とによって荷電粒子ビームを試料上の所望の領域に照射
して加工を施す制御手段を備えたことを特徴とする荷電
粒子ビームによる加工装置である。また、本発明は、上
記荷電粒子検出装置において、励起光照射手段を、励起
光が接地された導体を含む領域まで照射されるように構
成したことを特徴とする。また、本発明は、上記接地さ
れた導体が、プローブまたはガスノズルであることを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る荷電粒子検出方法及
びその装置並びに荷電ビームによる観察又は検査又は加
工又は分析などの処理方法およびその装置の実施の形態
について図面を用いて説明する。本実施の形態として
は、荷電ビームとしてイオンビーム２や電子ビーム１０
２を用い、絶縁物を有する試料１１として例えば位相シ
フトマスク２０、２６やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板６０や半導体ウエハ４９に
対して荷電粒子像に基づく観察又は検査又は分析等の処
理、並びにイオンビームや電子ビーム照射による欠陥修
正等の加工等の処理を行うものである。

【００２０】＜第１実施例＞本発明に係る第１の実施例
を図１を用いて説明する。即ち、図１（ａ）において、
イオンビームチャンバ１６内には、例えばＧａ等のイオ
ン源１と、該イオン源１から引き出されたイオンビーム
２の電流を制御する電極、イオンビーム２を集束するた
めのレンズ３、イオンビーム２を偏向するための偏向電
極４およびイオンビームのＯＮ、ＯＦＦを制御するブラ
ンキング電極等からなるイオンビーム光学系とがある。
そして、これら１、３、４等は、図示しない電源及び制
御装置（コントローラ）６１により制御される。また、
イオンビームチャンバ１６内は、排気管１７を介して、
真空排気装置により、排気される。

【００２１】プロセスチャンバ１５内には、被修正対象
物である試料１１（２０）を搭載するホルダ１２と、試
料１１を固定するクランプ１３と、試料１１を任意の位
置に移動するためのステージ１４と、イオンビーム２の
走査照射により試料１１より放出される２次荷電粒子を
検出するためのシンチレータ５及び光電子増倍管６から
なる２次荷電粒子検出器と、試料１１上に試料に含まれ
る絶縁物中の電子を励起するための光８を照射するため
の反射鏡９ａとがある。そして、プロセスチャンバ１５
に取り付けられた励起光光源７から出た光８を、反射鏡
９ａで反射させて試料１１上に均一に照射するように構
成している。この励起光光源７としては、分光器やレン
ズなどで構成される励起光光学系であっても良い。ま
た、励起光光源７から放出される励起光８の波長は、試
料１１（２０）の絶縁物２０ａを励起する波長であれば
良く、試料１１が位相シフトマスク２０で絶縁物２０ａ
が石英の場合、価電子帯（充満体）中の電子を伝導帯ま
で励起されて導電化させるために１５０ｎｍ以下の紫外
光が望ましい。また、反射鏡９ａには、イオンビーム２
を通過させるための通過穴１０がある。プロセスチャン
バ１５は、排気管１７を介して図示しない真空装置によ
り、真空に排気される。ところで、シンチレータ５及び
光電子増倍管６からなる２次荷電粒子検出器が、イオン
ビーム光学系の偏向電極４によるイオンビームの走査に
よって試料１１より放出される２次荷電粒子を検出する
ことによって、ＣＰＵ６２は２次荷電粒子像を得ること
ができ、この２次荷電粒子像をモニタ６３上に表示する
ことによって、試料１１の表面パターン像を観察するこ
とができ、欠陥２２の像を観察することもできる。

【００２２】特に、試料１１の表面の凹凸および材質に
よって放出される２次荷電粒子が異なることによって、
ガラス基板等の絶縁性透明基板２０ａにおける位相シフ
タパターン２１およびその上のＣｒ等の金属膜２０ｂの
パターンの２次荷電粒子像が得られることになる。ま
た、ＣＰＵ６２は、２次荷電粒子像と記録媒体やネット
ワーク６６等によって入力されたＣＡＤ情報等から得ら
れる基準パターン像とをモニタ６３上または画像処理回
路（図示せず）において比較して不一致により欠陥２２
を見付けて検査することもできる。特に、モニタ６３上
において見付けられた欠陥２２に対して入力手段６４に
より指定することによって、ＣＰＵ６２は欠陥２２の位
置情報等を取得して検査ができたことになる。予備室１
９は、ゲートバルブ１８を介して、プロセスチャンバ１
５に接続されており、図示しない搬送系により、ホルダ
１２をステージ１４上に導入できる構成となっている。

【００２３】本第１実施例の装置を用いた絶縁物を含む
基板１１（２０）からなる試料のイオンビームによる観
察、検査、加工方法を図１（ｂ）を参照して詳細に説明
する。図１（ｂ）は、イオンビーム照射領域の詳細図で
あり、同図において位相シフトマスク２０は、位相シフ
タパターン２１を有するガラス基板等から形成された絶
縁性透明基板２０ａとその上に回路パターンを形成する
導電性遮光膜（金属膜）パターン２０ｂとによって構成
される。そして、２２は位相シフタにおける欠陥を示
す。ところで、２３はシンチレータに電圧を印加するた
めの電源、２４は反射鏡９ａに電圧を印加するための電
源を示す。例えば、位相シフトマスク２０において位相
シフタ２１に欠陥２２があると、欠陥部を透過した光の
位相振幅は大きくずれてしまう。そこで、この欠陥２２
を修正する必要がある。

【００２４】この欠陥２２を修正するのに、イオンビー
ム２を用いる場合、まず、あらかじめ欠陥検査装置（図
示せず）により欠陥２２の位置を検出する。なお、欠陥
検査装置としてＳＥＭが用いられた場合には、位相シフ
トマスク２０上に電荷が蓄積された状態で本実施例であ
るイオンビーム加工装置（イオンビーム欠陥修正装置）
に搬入される可能性もある。また位相シフトマスクを搬
送する際、位相シフトマクス２０上に電荷が蓄積される
可能性もある。何れにしても、欠陥検査装置で欠陥２２
の位置が検出された位相シフトマスク２０が、本実施例
であるイオンビーム加工装置（イオンビーム欠陥修正装
置）に搬入されてステージ１４上のホルダ１２に搭載さ
れてクランプ１３で固定されることになる。更に上記欠
陥検査装置で検出された欠陥２２の位置情報等を記録媒
体やネットワーク６６によりＣＰＵ６２に対して入力し
て記憶装置６５等に記憶させる。ＣＰＵ６２は、記憶装
置６５に記憶された欠陥位置の座標データに基づき、制
御装置６７に制御指令を出してステージ１４を駆動制御
することによって欠陥があると思われる場所をイオンビ
ーム２の光軸下に移動させる。

【００２５】次に、上記のように搬入する前に位相シフ
トマスク２０の絶縁物２０ａ上に電荷が蓄積している可
能性もあるので、まず、ＣＰＵ６２は、励起光光源７に
対して励起指令信号を出して励起光光源７から絶縁物中
の電子を励起するための励起光８を図１０の９０で示す
ように放出させて、搬入されて搭載された試料２０に対
して照射する。励起光光源７がＡｒガスを励起して１２
６ｎｍの励起光を放出するエキシマランプの場合には、
例えば１０〜５０μｓ程度の周期でポンピングする必要
がある。このように、絶縁物中の電子を励起するための
励起光８を、反射鏡９ａによって試料２０上のイオンビ
ーム照射領域に同軸かつ均一に照射すると共に、ホルダ
１２またはクランプ１３により接地されている導電性遮
光膜２０ｂまで照射して絶縁性透明基板（絶縁物）２０
ａを接地させることになる。即ち、試料２０中の絶縁物
２０ａにおいて、照射される励起光８によって、価電子
帯（充満体）中の電子が伝導帯まで励起されて導電化さ
れる（電子的電気伝導が起こる）ため、絶縁性透明基板
２０ａ上に蓄積された電荷は、絶縁物２０ａ中に蓄積さ
れることなく導電性遮光膜２０ｂを介して接地箇所まで
逃げることになる。これによって、搬入される前に蓄積
した電荷を逃がすことができる。

【００２６】なお、位相シフトマクス２０上に形成され
ている回路パターンが微細化されている関係で、この位
相シフトマスク２０はエキシマレーザ投影露光装置に用
いられることになる。そのため、位相シフトマスク２０
の絶縁性透明基板２０ａを石英基板で形成する必要が生
じている。このように絶縁物２０ａが石英の場合、価電
子帯（充満体）中の電子を伝導帯まで励起させて導電化
する（電子的電気伝導が起こる）ためには、励起光８の
波長を１５０ｎｍ以下の紫外光が望ましい。そのため、
励起光光源７としては、Ａｒガスを励起して１２６ｎｍ
の励起光を放出するエキシマランプや、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザの第３高調波（例えば１１８．２ｎｍのＶＵＶ光）
や、Ａｒ₂のエキシマレーザ光源（１２６ｎｍの励起
光）や、Ｋｒ₂のエキシマレーザ光源（１４６ｎｍの励
起光）等で構成すればよい。特に、レーザ光の場合、加
工されないように高速で走査してドーズ量を低減した
り、ＭｇＦ₂、ＬｉＦ等の拡散板を用いて拡散させれば
よい。

【００２７】また、イオンビーム２による加工領域（欠
陥除去修正領域）を設定するために、図１１に示すよう
に２次荷電粒子像観察（Ｍ×Ｎ画素からなる。）をする
必要がある。その際、イオンビーム２が照射される関係
で、絶縁性透明基板２０ａ上に電荷が蓄積されることに
なる。ところで、この２次荷電粒子像を観察する際、Ｃ
ＰＵ６２からの観察領域制御指令で制御装置６１により
偏向電極４を制御することによって０．３〜０．０５μ
ｍ程度に細く絞ったイオンビームスポット８０を、図１
１に示す如く、ｘ方向に走査しながらｙ方向にＮ本の走
査線繰り返すことによって２次荷電粒子検出器５、６に
よって２次元の２次荷電粒子像（Ｍ×Ｎ画素からな
る。）が検出されることになる。しかし、この際、点線
で示すように、制御装置６１によるブランキング電極へ
の制御によって、イオンビームを試料２０の表面に照射
しないブランキング期間がある。そこで、ＣＰＵ６２
は、図１０に示すように、このブランキング期間を使っ
て励起光光源７に対して励起指令信号を出して９１で示
す如く励起光光源７からポンピングして放出される励起
光８を試料２０に対して照射して絶縁物２０ａを導通化
してイオンビーム２の照射による絶縁物２０ａ上に蓄積
された電荷を導電性遮光膜２０ｂを介して接地に逃がす
ことが可能となる。図１０では、１回の走査線毎のブラ
ンキング期間において励起光８を照射するようにした
が、２〜３回の走査線毎のブランキング期間において励
起光８を照射するようにしても良い。

【００２８】以上説明したように、励起光８の強度を弱
め、若しくは照射しない時に、図１１に実線で示すよう
に、イオンビーム２を２次元に走査照射し、試料２０の
表面から放出される２次荷電粒子を２次荷電粒子検出器
５、６により検出し、ＣＰＵ６２によって、制御装置６
１から得られるイオンビームの２次元の走査信号を基に
２次荷電粒子検出器５、６により検出される２次荷電粒
子の信号で、２次元の走査２次荷電粒子像（２次元の走
査イオン像）を作成して画像メモリまたは記憶装置６５
等に記憶させ、それをモニタ６３に出力することによっ
て２次元の走査２次荷電粒子像（２次元の走査イオン
像）を観察することができる。ここで、反射鏡９ａをイ
オンビーム２の光軸に対してほぼ同軸状態で配置させ、
しかも反射鏡９ａに対して電源２４によって電圧を印加
し、反射鏡９ａの表面を２次荷電粒子放出確率の大きい
材質で形成することにより、反射鏡９ａによって、試料
２０から放出される２次荷電粒子を増幅させることがで
き、その結果２次荷電粒子検出器５、６によって増幅さ
れた２次荷電粒子を検出することができることになる。
また、ＣＰＵ６２は、図１２に示すように、励起光光源
７から出射される励起光８の強度を時間によって変化さ
せる場合、イオンビーム２の走査照射に基づく２次荷電
粒子検出器５、６による２次荷電粒子の検出を、励起光
８の強度と同期させて、例えば、励起光８の強度が弱ま
ったときに、イオンビーム２の走査照射に基づく２次粒
子検出器５、６による検出を行うようにすれば、有効な
２次荷電粒子検出が可能となる。

【００２９】以上説明したように、２次荷電粒子検出す
る際、絶縁性透明基板２０ａ上には、イオンビーム２の
電荷が蓄積（チャージアップ）されていないので、イオ
ンビーム２の照射位置がずれることなく、２次荷電粒子
検出器５、６によって正常な２次荷電粒子像を検出する
ことが可能となり、イオンビーム照射領域を高精度に設
定することができ、その結果イオンビーム２の照射によ
って欠陥２２を除去修正する際、金属膜パターン２０ｂ
や位相シフトパターン２１を傷つけて新たな欠陥を作っ
てしまうことを防止することができる。また、２次荷電
粒子検出する際、基本的には、励起光８が照射されてい
ないので、光電子効果による光電子が放出されないの
で、光電子がノイズとなることを防止することができ
る。なお、上記イオンビーム２の走査照射は、２次荷電
粒子像の観察のためであるので、試料２０（１１）に対
するイオンビーム２のドーズ量を低く（イオンビーム電
流を低くしたり走査速度を速くする）することが可能
で、絶縁物２０ａに帯電する電荷を低減することがで
き、その結果として励起光８を照射する時間を短くする
ことができる。従って、ブランキング期間に励起光８を
照射するだけで、絶縁物２０ａに帯電する電荷を逃がす
ことが可能となる。

【００３０】次に、イオンビーム２による加工（欠陥除
去修正）について説明する。即ち、ＣＰＵ６２は、上記
手順により得られた２次荷電粒子像を画像メモリまたは
記憶装置６５等に記憶させているので、この記憶された
２次荷電粒子像の拡大像をモニタ６３等に表示し、表示
された２次荷電粒子像の拡大像から例えば位相シフタの
欠陥２２の形状および位置を示す画像を観察して検出す
ることができる。そこで、モニタ６３の画面上におい
て、検出される欠陥２２の形状および位置情報を用いて
例えば電子線枠等を用いてイオンビーム２の照射領域を
設定する。すると、ＣＰＵ６２は、この設定されたイオ
ンビーム２の照射領域の情報を基に、制御装置６１で偏
向電極４等を制御することによって欠陥部のみにイオン
ビーム２を照射して、欠陥２２を除去、修正することが
できる。なお、上記では、イオンビーム２の照射領域の
設定をモニタ６３の画面上で行う場合について説明した
が、ＣＰＵ６２の画像処理回路において、凹凸および材
質によって放出される２次荷電粒子が異なる２次荷電粒
子像を基に、欠陥２２の形状および位置を自動的に抽出
することができるので、自動的にイオンビーム２の照射
領域を設定することもできる。また、イオンビーム２を
走査照射して欠陥２２を除去、修正する際には、励起光
８を照射しても欠陥の除去、修正加工に影響しないの
で、図１０に９２で示す如く励起光８を照射することに
よって欠陥箇所も含めて絶縁物２０ａを導電化すること
によって、イオンビーム２の走査照射による電荷が欠陥
箇所に蓄積されることなく導電性遮光膜２０ｂを介して
逃げ、その結果設定された領域にイオンビーム２が正確
に照射されて高精度な欠陥修正を行うことができる。た
だし、欠陥２２を除去修正加工する際、ブランキング期
間を設けてもよいことは明らかである。

【００３１】なお、欠陥２２を除去修正する途中におい
て、２次荷電粒子像による観察が必要であれば、除去修
正前の２次荷電粒子像観察と同様にブランキング期間に
励起光８を照射すれば良い。また、欠陥２２の除去修正
後における正しく修正が行われたかの確認のために、２
次荷電粒子像観察をする場合、除去修正前の２次荷電粒
子像観察と同様にブランキング期間に励起光８を照射す
れば良い。以上説明したように第１の実施例をイオンビ
ーム２の照射に基づく、観察または検査または加工また
は分析に適用することができる。

【００３２】＜第２実施例＞本発明に係る第２の実施例
を図２を用いて説明する。第２の実施例において、第１
の実施例と相違する点は、試料１１（２０）に対して励
起光を複数方向から照射することにある。即ち、励起光
光源７から出射された励起光８の一部をプリズム２５
へ、その他をシンチレータ５へ分岐し、プリズム２５へ
入射した励起光を屈折によりイオンビーム２の光軸下で
あるイオンビーム照射領域に照射し、シンチレータ５に
照射された励起光をシンチレータ表面の反射膜により反
射させて、プリズム２５から照射された光とは別の方向
からイオンビーム照射領域に照射するものである。この
ように励起光８を相対向する２方向から照射することに
よって、２次荷電粒子像を観察する領域に絶縁性透明基
板２０ａで形成される深い穴状態のものがあっても、励
起光８が深い穴内部まで照射されて価電子帯（充満体）
中の電子が伝導帯まで励起されて導電化される（電子的
電気伝導が起こる）ため、この箇所に蓄積された電荷
は、絶縁物２０ａ中に蓄積されることなく導電性遮光膜
２０ｂを介して接地箇所まで逃がすことができる。

【００３３】従って、図１０若しくは図１２に示すよう
に、イオンビーム２を走査照射して観察する際、励起光
８の強度を弱め、若しくは遮光し（照射しない）、試料
１１（２０）の表面から放出される２次荷電粒子を２次
荷電粒子検出器５、６により検出すれば、正確で、かつ
ノイズのない２次元の走査２次荷電粒子像（２次元の走
査イオン像）を得ることができる。なお、本第２の実施
例では、絶縁物中の電子を励起するための励起光を複数
方向から照射するために、光学部品を用いたが、複数の
励起光光源により照射しても良い。

【００３４】＜第３実施例＞本発明に係る第３の実施例
を図３を用いて説明する。ここで、荷電ビームとしてイ
オンビーム２を用い、プラズマ３０から発生する励起光
８を多方向から絶縁物を有する試料１１に対して照射
し、観察又は検査又は加工又は分析する実施例を示す。
即ち、第３の実施例は、励起光８を発生させる装置とし
て、プラズマ発生装置２６を用いたことにある。表面に
金属膜パターン２０ｂを形成した絶縁性試料からなる被
対象物１１（２０）は、ホルダ１２上に搭載される。ホ
ルダ１２は、励起光８を透過するＭｇＦ₂、ＬｉＦ等の
透過性物質２７上に搭載される。プラズマ発生装置２６
は、ステージ１４と透過性物質２７との間にプラズマ室
２９を形成し、プラズマ３０を発生させるための電極２
８と、該電極の一方に接続された高周波電源３１とで構
成される。なお、このプラズマ３０から放出される励起
光８の波長は、絶縁物２０ｂを励起できる波長を含んで
いる必要がある。

【００３５】ところで、絶縁物を有する試料１１に対し
て集束イオンビーム２を走査照射して試料１１から発生
する２次荷電粒子を２次荷電粒子検出器５、６で検出す
ることによって観察、及び検査をすることができ、更に
所定の領域に集束イオンビームを走査照射することによ
って加工を施すことができる。この加工を施す際、エッ
チング用ガス雰囲気で行えば、エッチング作用を促進
し、しかも微細加工を行わせることができる。また、加
工を施す際、ＣＶＤガス雰囲気で行えば、ＣＶＤ成膜も
施すことができる。なお、このガスアシストエッチング
やＣＶＤ成膜については、上記第１および第２の実施例
にも適用することができる。また、２次イオン質量分析
計を、プロセスチャンバ（試料室）１５内に設置するこ
とによって、集束イオンビーム２を照射したところから
生じる２次イオンについて２次イオン質量分析計で質量
を計測することによって分析することができる。この２
次イオン質量分析計についても、上記第１および第２の
実施例にも適用することができる。何れにしても、絶縁
物を有する試料１１の観察、または検査、または分析す
る部分をイオンビーム２の光軸下に移動し、該部分に対
してイオンビーム２を照射することによって、電荷が蓄
積されていくことになる。そのため、例えば、試料１１
の表面を２次荷電粒子像に基いて観察、または検査、ま
たは分析する際、電荷のチャージアップにより２次荷電
粒子観察像がずれることになる。

【００３６】そこで、２次荷電粒子像に基いて観察、ま
たは検査、または分析する際、イオンビーム２を照射し
ない期間（例えばブランキング期間）において、試料１
１下のプラズマ室２９にてプラズマ３０を着火し、この
着火されたプラズマ３０から放射される励起光８を、透
過性物質２７を透過させ、チャンバ１５に固定された反
射鏡９ｂにより反射して多方向から試料１１上のイオン
ビーム照射領域（絶縁物領域）も含めてクランプ１３ま
たはホルダ１２により接地されている導電性薄膜２０ｂ
若しくは接地されたクランプ１３まで照射する。する
と、上記実施例と同様に、試料１１における絶縁物２０
ａは、励起光８によって導電化され、蓄積された電荷
を、絶縁物中に蓄積させることなく接地箇所まで逃がす
ことができ、その結果正確で、かつノイズのない２次元
の走査２次荷電粒子像を得ることができる。

【００３７】要するに、この実施例においても、励起光
８を照射する時間を、イオンビームを走査照射する時間
と別時間とすることによって、イオンビーム２の照射位
置がずれることなく、２次荷電粒子検出器５、６によっ
て正常な２次荷電粒子像を検出することが可能となり、
イオンビーム照射領域を高精度に設定して、高精度な加
工を実現でき、しかも２次荷電粒子検出する際、基本的
には、励起光８が照射されていないので、光電子効果に
よる光電子が放出されないので、光電子がノイズとなる
ことを防止することもできる。ところで、プラズマ室２
９が駆動ステージ１４によりホルダ１２に搭載された試
料１１と共に移動するため、プラズマ３０が発生してい
る位置はイオンビーム２の光軸に対して移動することに
なる。しかし、反射鏡９ｂは、プラズマ３０が発生して
いる位置が移動しても、プラズマに含まれる励起光８を
反射させて常に試料１１上のイオンビーム２の光軸近傍
に照射できるように形成されているため、問題にならな
い。また、励起光の照射の停止は、高周波電源３１から
電極２８への高周波電力の投入を停止するか、透過性物
質２７からの励起光の光路に設置されたシャッタ７０を
閉じることによって行うことができる。

【００３８】次に、帯電防止に必要な励起光８の光量、
および照射時間の算出とその制御について説明する。即
ち、予め、基準試料をホルダ１２上に搭載し、該基準試
料から帯電していない２次荷電粒子像を検出して画像メ
モリ等の記憶装置６５に記憶し、その後基準試料に対し
て例えば加工に必要とするイオンビームを照射して帯電
させ、その２次荷電粒子像を検出して画像メモリ等の記
憶装置６５に記憶し、ＣＰＵ６２において両方の２次荷
電粒子像の差画像から帯電による移動量を手動（例えば
モニタ６３の画面上で）、或いは自動で計算して求め、
この求められた移動量に基いて帯電防止に必要な励起光
８の光量、および照射時間を算出しておく。また、実際
加工等を施す試料１１または基準試料の絶縁物２０ｂに
帯電した電荷（帯電量）を測定し、この測定された電荷
をＣＰＵ６２に入力することによってＣＰＵ６２は帯電
防止に必要な励起光８の光量、および照射時間を算出し
ておくことが可能となる。このように、予め帯電防止に
必要な励起光８の光量、および照射時間を算出しておく
ことによって、ＣＰＵ６２は、この算出された励起光８
の光量、および照射時間を基にプラズマ発生装置２６ま
たはシャッタ７０を制御することによって、常に帯電の
ない状態でイオンビーム２の照射による所望の領域につ
いての観察、検査、加工、分析の何れかを行うことがで
きることになる。

【００３９】以上説明した帯電防止に必要な励起光８の
光量、および照射時間の算出とその制御については、上
記第１、第２の実施例にも適用することができる。ま
た、上記第３の実施例では、図３に示すように、励起光
光源であるプラズマ３０を試料１１の裏面に置いた場合
を示すが、荷電ビームであるイオンビームによる観察、
検査、加工に影響を与えなければ、試料１１の上部にプ
ラズマ室２９を置き、プラズマ３０から放射される励起
光８を試料１１の表面に照射しても良い。また、イオン
ビーム２のイオン源としてプラズマを用いている場合、
このプラズマが励起光８を含んでいれば、この励起光を
別の光学系を用いて導いて試料１１の表面に照射しても
良い。

【００４０】＜第４実施例＞本発明に係る第４の実施例
を図４を用いて説明する。即ち、第４の実施例は、位相
シフトマスク２０の欠陥上に、励起光光源７から出射さ
れた励起光８をカライドスコープ３２ａによって荷電ビ
ームであるイオンビームと同軸で照射するものである。
従って、イオンビーム２は、カライドスコープ３２ａに
設けられた穴を通して試料１１の表面に照射されること
になる。実際のイオンビーム２による欠陥の修正におい
て行われる試料１１への観察、検査、加工、分析等は、
上記実施例と同様に行われる。

【００４１】＜第５実施例＞本発明に係る第５の実施例
を図５を用いて説明する。この第５の実施例は、位相シ
フトマスク２０の欠陥２２上に励起光光源７から出射さ
れる励起光８をオプティカルファイバ３２ｂによって多
方向から照射するものである。実際のイオンビーム２に
よる欠陥の修正において行われる試料１１への観察、検
査、加工、分析等は、上記実施例と同様に行われる。

【００４２】＜第６実施例＞本発明に係る第６の実施例
を図６を用いて説明する。図６には、試料１１が液晶Ｔ
ＦＴ基板１３０の場合の最終形態を示す。即ち、液晶Ｔ
ＦＴ基板１３０は、絶縁性透明基板１３１と、その上に
薄い絶縁膜１３２を介して形成されたゲート線１３３
と、その上に形成された絶縁膜１３２と、該絶縁膜１３
２上に形成されたデータ線１３４、ソース線１３５と、
該データ線１３４とゲート線１３３との交差する点に設
けられたトランジスタと、該トランジスタに駆動される
透明ドット電極１３６とによって構成される。そこで、
プロジェクタ等１画素あたりの大きさが小さい液晶ＴＦ
Ｔのデータ線若しくはゲート線１３３の一部に断線欠陥
１４０が生じた場合、ＴＦＴ基板１３０には線欠陥が生
じることになり、この断線欠陥１４０を修正する必要が
ある。ところで、本実施例においては、ゲート線１３３
またはデータ線１３４において生じた断線欠陥１４０の
検査と修正を、ゲート線１３３またはデータ線１３４が
露出された状態で行う場合について説明する。このよう
に断線欠陥１４０の検査と修正を、ゲート線１３３また
はデータ線１３４が露出された状態で行う場合でも、ゲ
ート線１３３の下にはガラス等の絶縁性透明基板１３１
の上に酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはサファイ
ア等の薄膜の絶縁膜１３２が形成されており、またデー
タ線１３４の下には酸化シリコンまたは窒化シリコンま
たはサファイア等の絶縁膜１３２が形成されている。そ
のため、これら絶縁膜１３２上には、搬送中およびイオ
ンビーム２を照射することによって前記第１〜第３の実
施例と同様に電荷が蓄積されることになる。

【００４３】そこで、前記第１の実施例と同様に、上記
状態のＴＦＴ基板が欠陥検査装置（図示せず）により断
線欠陥１４０が検査されてステージ１４上に搭載され
る。次に、欠陥検査装置で検査されて入力されたＣＰＵ
６２からの欠陥位置の座標データに基づき、制御装置６
７はステージ１４を移動させて欠陥１４０があると思わ
れる場所をイオンビーム２の光軸下に位置付けする。次
に、２次荷電粒子像を観察する前と観察する際、図１０
および図１２に示すように、イオンビーム２を照射しな
い期間において励起光光源７から励起光８を放出させ、
この放出された励起光８の一部をプローブ３４に取り付
けられた反射鏡９ｃによって反射させて照射方向を変
え、これら励起光８をイオンビーム照射領域である上記
絶縁膜６２上に照射する。なお、この際、励起光８は予
め接地されたプローブ３４まで照射されることになるの
で、導電化された絶縁膜１３２にプローブ３４を直接接
触させることによって絶縁膜１３２は接地されることに
なる。

【００４４】このように絶縁膜１３２は、上記第１の実
施例と同様に、励起光８の照射によって導電化され、帯
電していた電荷は逃がされることになり、２次元の２次
荷電粒子像（２次元の走査イオン像）に光電子によるノ
イズ成分がのること無く、この２次元の走査イオン像を
正確に観察することができ、断線欠陥１４０の領域を正
確に設定することができる。この２次元の走査イオン像
を基に設定されたイオンビーム２の照射領域のみに有機
金属ガス雰囲気においてイオンビーム２を照射し、導電
金属（Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ等）を析出させて断線欠
陥１４０を接続して修正する。特にこの際、析出された
導電金属がはみ出したり、突き出ししたりした場合は、
イオンビーム２の照射によりこの部分を除去すればよ
い。またこの際はイオンビーム２が配線上に照射される
ので、励起光８を照射しておけば、帯電することなくプ
ローブ３４から逃がすことができる。

【００４５】ここで、絶縁物１３２中における価電子帯
（充電体）中の電子が伝導体まで励起されて導電化させ
るための励起光８の波長は、絶縁膜１３２を励起する波
長である。この励起光８の波長は、絶縁膜１３２が酸化
シリコンであれば１５０ｎｍ以下、窒化シリコンなら３
００ｎｍ以下、サファイアなら２００ｎｍ以下が望まし
い。また、プローブ３４に反射鏡９ｃを付加する代わり
に、プローブ３４の材質に例えばアルミを用いて、プロ
ーブ３４自体に反射特性を持たせる。若しくは、荷電ビ
ーム照射装置がガスノズルを装備するものであれば、プ
ローブの代わりにガスノズルを用いて接地、反射しても
良い。

【００４６】＜第７実施例＞本発明に係る第７の実施例
を図７を用いて説明する。この第７の実施例は、励起光
８を帯状に照射して絶縁物を接地する方法である。図７
において、励起光光源７から出射された励起光８の一部
をＭｇＦ₂、ＬｉＦ等からなるプリズム２５で屈折させ
て分岐し、この分岐された励起光８をＭｇＦ₂、ＬｉＦ
等からなる平凸シリンドリカルレンズ４０、および平凹
シリンドリカルレンズ４１により照射領域を一軸方向に
拡大して図７（ｂ）に示すように、帯状光束３５にする
ことにある。他方励起光光源７から出射された励起光８
の一部を反射鏡９ｄで反射させて大きなスポット状３６
で照射することにある。例えば、位相シフトマスク２０
（１１）において、外側に近い部分を観察、検査、加
工、分析する場合には、励起光８を接地されたホルダ１
２またはクランプ１３まで照射することにより接地でき
るが、中央部の孤立パターンでは周辺までつながってい
ないことから接地が困難となる。そこで、２つのシリン
ドリカルレンズ４０、４１を用いて、励起光８を帯状３
５に照射することによって、接地が可能となる。この第
７の実施例の他の構成は、上述した実施例と同様であ
る。

【００４７】まず、絶縁物中の電子を励起する光８の一
部はプリズム２５へ、その他は反射鏡９へ分岐する。反
射鏡９で反射した絶縁物中の電子を励起する光８はイオ
ンビーム２等の荷電ビーム照射領域へ照射する。プリズ
ム２５へ入射した光は、屈折により方向を変え、平凸シ
リンドリカルレンズ４０と平凹シリンドリカルレンズ４
１によって照射領域を接地可能な一軸方向に拡大する
（図７（ｂ））。２つのシリンドリカルレンズによって
拡大された帯状の光は、反射鏡９から入射される光とは
別の方向から、荷電ビーム照射領域へ絶縁物中の電子を
励起する光８を間欠的に照射する。絶縁性透明基板１１
上の絶縁物は、上記実施例と同様に、該光８によって導
電化されるため、照射されるイオンビーム２等の荷電ビ
ームの電荷は、絶縁物中に蓄積される事なく接地箇所ま
で逃げる。接地後は集束された荷電ビーム２を走査しな
がら照射して、基板及び試料から放出される２次電子或
は２次イオンを２次粒子検出器により検出し、観察又は
検査又は加工等の処理を行う。また、励起光８の光束形
状を変形させるレンズ４０、４１を、導電膜２０ｂを選
択して接地できるように駆動可能に構成してもよい。な
お、ここでは照射領域を一軸方向に拡大する例を挙げた
が照射領域は放射状に多軸方向に拡大するなど任意に変
更することもできる。

【００４８】＜第８実施例＞本発明に係る第８の実施例
を図８を用いて説明する。この第８の実施例は、励起光
８の一部を多角形反射鏡またはガルバノミラー４２で走
査して絶縁物を接地する方法である。この第８の実施例
によれば、第７の実施例と同様に試料１１上の中央部近
傍において絶縁膜で覆われた領域でも接地することを可
能にする。まず、励起光光源７から出射された励起光８
の一部を多角形反射鏡４２へ、その他は反射鏡９ｅへ分
岐する。反射鏡９ｅで反射した励起光８を透過する励起
光透過性物質２７を通り、再び反射鏡９ｆにより反射さ
せ、荷電ビーム照射領域へ照射する。多角形反射鏡４２
で反射した励起光８は、反射鏡９ｅによって反射された
励起光とは別の入射方向からイオンビーム等の荷電ビー
ム照射領域に照射する。また、多角形反射鏡４２は回転
により反射領域を荷電ビーム照射領域から接地可能な領
域まで走査し、電荷を逃がす。この第８の実施例の他の
構成は、上述した実施例と同様である。

【００４９】なお、この第８の実施例によれば、励起光
８を試料１１の全領域に亘って走査すれば、試料１１の
表面のクリーニングの効果も期待される。また、励起光
８が反射鏡９ｅ、９ｆにより常に観察、検査、分析領域
を含む領域に照射されていれば、荷電ビーム２の照射に
より試料から放出される２次荷電粒子を励起、増幅し、
検出効率を向上することも期待できる。

【００５０】＜第９実施例＞本発明に係る第９の実施例
を図９を用いて説明する。この第９の実施例は、第１の
実施例において、光取り出し穴４４のあいた遮光用円板
４３を励起光光路中で回転等の運動をさせることによっ
て励起光８をパルス的に照射する方法である。この方法
では、光取り出し穴４４が光軸と一致した時、照射可能
となり、それ以外は遮光することができる。照射時間
は、遮光用円板４３の光取り出し穴４４の大きさで決ま
り、絶縁物の導電化に最小限必要な時間を設定すること
ができる。このように、イオンビーム２等の荷電粒子ビ
ームの照射が、ＣＰＵ６２からの指令に基く制御装置６
１によるブランキング電極への制御に基いて行われるの
で、ＣＰＵ６２からの指令に基いて遮光用円板４３を駆
動制御すれば、荷電粒子ビームの照射しない期間に、励
起光８を試料上に照射することができる。即ち、上記実
施例と同様に、荷電粒子ビームの照射しない期間に、励
起光８を照射し、その後荷電粒子ビームを照射して、観
察、必要に応じて加工、修正を行う。

【００５１】なお、パルスを発生するために、励起光光
源の発生源をクロックにより制御しても良い。特に、観
察又は検査又は加工又は分析等の処理をする際、励起光
８を照射することによって試料１１が変質や加工されな
いとは限らない。特に荷電ビームと共にガスを用いる場
合は、ガスが励起光８に反応し、加工を促進する可能性
がある。したがって、励起光８をパルス的に照射するこ
とによって、絶縁物の導電化を図ると共に試料１１への
ダメージを極力防止することができる。

【００５２】＜第１０実施例＞本発明に係る第１０の実
施例について図１３を用いて説明する。即ち、図１３に
おいて、電子ビームチャンバ１１６内には、電子源１０
１と、電子源１０１から引き出された電子ビーム１０２
の電流を制御する電極、電子ビーム１０２を集束するた
めのレンズ１０３、電子ビーム１０２を偏向するための
偏向電極１０４および電子ビームのＯＮ、ＯＦＦを制御
するブランキング電極等からなる電子ビーム光学系とが
ある。そして、これら１０１、１０３、１０４等は、図
示しない電源及び制御装置１６１により制御されてい
る。また、電子ビームチャンバ１１６内は排気管１１７
を介して、真空排気装置により、排気される。プロセス
チャンバ１１５内には、半導体ウェハ４９を搭載するホ
ルダ１２と、半導体ウェハ４９を固定するクランプ１３
と、半導体ウェハ４９を任意の位置に移動するためのス
テージ１４と、電子ビーム２の照射により半導体ウェハ
４９より放出される荷電粒子（２次電子、反射電子、透
過電子も含む）を検出するための荷電粒子検出器４８
と、半導体ウェハ４９の試料１１に含まれる絶縁物の電
子を励起させるための励起光８を照射するためにプロセ
スチャンバ１５に取り付けられた励起光光源７とがあ
る。励起光光源７から放出された励起光８は、半導体ウ
ェハ４９中の接地された導体を含む領域に照射される。
また、プロセスチャンバ１１５は排気管１１７を介し
て、図示しない真空装置により、真空に排気される。

【００５３】予備室１１９は、ゲートバルブ１１８を介
して、プロセスチャンバ１１５に接続されており、図示
しない搬送系により、ホルダ１２をステージ１４上に導
入できる構成となっている。ＣＰＵ１６２は、観察する
ためのモニタ１６３と、キーボードやマウス等の入力手
段１６４と、画像処理回路１２１から得られる検査結果
や分析回路（図示せず）から得られる分析結果等のデー
タを記憶する記憶装置１６５と、半導体ウエハの設計情
報や加工するときに必要とする欠陥の概略位置情報等を
入力するための記録媒体やネットワークから構成される
入力手段１６６を接続している。制御装置１６１は、Ｃ
ＰＵ１６２からの指令に基いて電子ビーム光学系を制御
し、この制御情報をＣＰＵ１６２に送信するものであ
る。制御装置６７もＣＰＵ１６２からの指令に基いてス
テージ１４を制御し、このステージ１４の位置制御情報
をＣＰＵ１６２に送信するものである。画像メモリ１２
０は、ＣＰＵ１６２から得られるステージ１４の走行情
報および電子ビームの走査、ブランキング情報等に基い
て荷電粒子検出器４８から検出される２次電子、反射電
子、または透過電子等の荷電粒子画像を記憶させるもの
である。画像処理回路１２１は、画像メモリ１２０に記
憶された荷電粒子画像を基に配線パターンの欠陥や異物
や傷などの欠陥を検査する回路である。

【００５４】次に、本実施例の装置を用いた絶縁物を含
む半導体ウエハ４９からなる試料１１に対する電子ビー
ム１０２による観察、検査、加工、分析方法について説
明する。即ち、例えば、半導体ウェハ４９上における配
線パターンの欠陥や絶縁膜上の傷やピンホール等の欠陥
を検出して検査するために電子ビーム１０２を用いる場
合、ＣＰＵ１６２からの指令に基いて制御装置６７がス
テージ１４を制御し、欠陥を検出したい所望の箇所を電
子ビーム２の光軸下に移動させる。まず、搭載された半
導体ウエハ４９上には、投入する前の搬送によって帯電
する可能性があるので、励起光光源７から励起光８を所
定の期間（図１０に９０で示す期間）照射して半導体ウ
エハ４９上のＳｉＯ₂等の層間絶縁膜中における価電子
帯中の電子を伝導帯まで励起して導電化し、蓄積電荷を
接地箇所まで逃がす。

【００５５】次に、ＣＰＵ１６２からの指令に基いて、
制御装置１６１がブランキング電極のＯＮ、ＯＦＦおよ
び偏向電極１０４を制御し、半導体ウエハ４９上の所望
の領域について、図１１に示すように集束された電子ビ
ーム１０２をＸ方向に走査しながら、ＣＰＵ１６２から
の指令に基いて制御装置６７がステージ１４を制御して
ステージ１４をＹ方向に走行させることによって、荷電
粒子検出器４８からは図１１に示すような半導体ウエハ
４９上の所望の領域から配線パターンや欠陥等を示す２
次電子や反射電子等に基づく荷電粒子像が検出されるこ
とになり、その結果この検出された荷電粒子像が画像メ
モリ１２０に記憶されることになる。即ち、励起光８の
強度を弱めるか若しくは励起光８を遮光するか、或いは
励起光８の照射を停止した状態で、電子ビーム１０２を
半導体ウエハ４９上に走査照射して荷電粒子検出器４８
から荷電粒子像を検出し、その後励起光８を所定時間照
射して蓄積電荷を除電することを、必要な荷電粒子画像
を得るまで繰り返すことになる。もし、その領域に欠陥
が存在すれば、この欠陥に相当する荷電粒子に基づく濃
淡画像を検出することができる。

【００５６】このように荷電粒子像を検出するとき、図
１０に示すように、ブランキング電極を作動させて電子
ビーム１０２の照射をＯＦＦさせる期間（ブランキング
期間）９１が設けられているので、この期間を用いて励
起光８を接地されている導体を含む領域まで走査照射す
ることによって半導体ウエハ４９の絶縁膜を導電化し、
電子ビーム１０２の照射によって半導体ウエハ４９の絶
縁膜上に帯電した電荷を逃がすことが可能となる。これ
によって、帯電した電荷による荷電粒子像のずれ量をサ
ブミクロン以下にすることができ、しかも光電子等の発
生を無くして正確で、且つノイズ成分のない荷電粒子像
を得ることができる。次に、画像処理回路１２１は、画
像メモリ１２０に記憶された荷電粒子画像と基準の荷電
粒子画像とを比較することによって配線パターンの欠陥
や異物や傷等の様々な欠陥を検出することができ、その
結果をＣＰＵ１６２に入力してＣＰＵ１６２から出力す
ることができる。また、ＣＰＵ１６２は、画像メモリ１
２０に記憶された荷電粒子画像を読み出して例えばモニ
タ１６３等に表示することによって観察することもでき
る。

【００５７】なお、図１０においては、全てのブランキ
ング期間において、励起光８を照射するようにしたが、
２つまたは３つおきのブランキング期間に励起光８を照
明するようにしてもよい。何れにしても、励起光８が照
射されるまでの電子ビーム１０２のドーズ量（照射時間
も関係する。）としては、電荷の蓄積によって、所望の
観察または検査に影響を与えない程度のドーズ量（蓄積
電荷による観察像のずれ量がサブミクロン以下となるド
ーズ量）とすればよい。また、励起光８を観察、検査、
加工、分析領域を含む領域に照射中は、電子ビーム２の
照射を停止するか若しくは、電子ビーム２を上記観察又
は検査又は加工又は分析等の処理領域以外の場所へ偏向
させてもよい。また、図１２に示すように、励起光８の
強度の変化を、又は検査又は加工又は分析等の処理領域
に対する電子ビーム２の偏向照射に基づく荷電粒子の検
出に同期させて行えってもよい。

【００５８】また、試料室１１５内に、分析器（図示せ
ず）を設置することによって、電子エネルギー分析等や
Ｘ線等の分析を行うことができる。また、検出される荷
電粒子画像を基に電子ビーム１０２による加工領域を設
定し、この設定された加工領域に電子ビーム１０２を照
射することによって加工を行うこともできる。何れにし
ても、半導体ウエハ４９上に形成されている絶縁膜（保
護膜）が酸化シリコンや窒化シリコンやサファイアであ
るため、励起光８が酸化シリコンや窒化シリコンやサフ
ァイアを透過して下層にダメージを及ぼさないようにす
るためには、励起光８の波長として酸化シリコンの場合
１５０ｎｍ以下、窒化シリコンの場合３００ｎｍ以下、
サファイアの場合２００ｎｍ以下にすることが望まし
い。そのため、励起光光源７としては、第１の実施例に
おいて説明したものが使用することができる。

【００５９】＜第１１実施例＞本発明に係る第１１の実
施例を図１４を用いて説明する。この第１１の実施例
は、励起光８を回転等の運動可能な多角形反射鏡または
ガルバノミラー４２を用いて斜方入射し、接地する方法
である。この方法は、励起光光源７から放出される励起
光８を多角形反射鏡またはガルバノミラー４２へ入射
し、ミラー４２で反射した励起光８を励起光透過性物質
２７を通して電子ビーム１０２等の荷電ビーム照射領域
へ照射するものである。ミラー４２は回転等の運動によ
り反射領域を荷電ビーム照射領域から接地可能な領域ま
で走査し、電荷を逃がす。ところで、励起光８が、観察
又は検査又は分析領域を含む領域を通過する間は、荷電
ビーム１０２（２）を観察又は検査又は分析領域を含む
領域とは別な領域に移動させ、励起光８が観察又は検査
又は加工又は分析領域を含む領域を通過した後、集束さ
れた荷電ビーム１０２（２）を観察又は検査又は分析領
域を含む領域内で走査しながら照射することにより、試
料１１から放出される荷電粒子を荷電粒子検出器４８
（５、６）により検出し、観察又は検査又は分析を行う
ことにより、観察又は検査又は分析に影響する光電子の
影響を避けることができ、しかも荷電ビーム１０２
（２）の照射による帯電を防止することができる。

【００６０】＜第１２実施例＞本発明に係る第１２の実
施例を図１５を用いて説明する。この第１２の実施例
は、励起光８の照射を荷電ビーム１０２（２）と同時に
照射し、所望の画像を形成する方式である。図１５にお
いてＴｃｓは荷電ビーム１０２（２）を観察又は検査又
は加工又は分析領域に照射しない時間であり、Ｔｅは励
起光８を照射する時間、Ｔｃｉは荷電ビーム１０２
（２）の走査照射により所望の観察画像を形成するのに
必要な時間である。荷電ビーム１０２（２）によって、
絶縁物を含む試料（基板）１１を観察又は検査又は分析
等の処理をする場合、上記実施例のように励起光８を、
接地されている導体を含む領域まで照射する。この時の
励起光８の照射時間Ｔｅを、荷電ビームが所望の観察又
は検査又は分析をするために必要な時間（観察画像形成
時間）Ｔｃｉの例えば３分の１程度とし、励起光８の照
射を荷電ビームの照射と同時に観察又は検査又は分析領
域を含む領域へ照射する。

【００６１】まず、荷電ビーム１０２（２）を観察又は
検査又は分析領域へ照射すると同時に励起光８の照射を
開始し、荷電粒子検出器４８で検出して荷電粒子画像を
得ると同時にこの画像を画像メモリ１２０に蓄積する
（荷電粒子画像１）。次に、同一の領域に再度荷電ビー
ム１０２（２）を照射するが、励起光８の照射を、荷電
粒子画像を形成するのに必要な時間の３分の１程度を終
了した時点で開始し、荷電粒子画像を上記と同様に荷電
粒子検出器４８で検出して画像メモリ１２０に蓄積する
（荷電粒子画像２）。同様に、再度荷電ビーム１０２
（２）を照射し、励起光８の照射を、荷電粒子画像を形
成するのに必要な時間の３分の２程度を終了した時点で
開始し、荷電粒子画像を画像メモリ１２０に蓄積する
（荷電粒子画像３）。このように画像メモリ１２０に蓄
積された荷電粒子画像１乃至３を、画像処理回路１２１
において合成することにより励起光８が照射されていな
い期間から得られる荷電粒子画像が得られ、観察又は検
査又は分析に影響する光電子の影響を避けることがで
き、しかも荷電ビームの照射による電荷の帯電も防止す
ることができる。

【００６２】＜第１３実施例＞本発明に係る第１３の実
施例を図１２を用いて説明する。同図においてＴｃｉは
荷電ビーム１０２（２）を観察又は検査又は分析領域に
照射した場合に発生する荷電粒子を荷電粒子検出器４８
（５、６）で検出する際の時間である。荷電ビーム１０
２（２）によって、絶縁物を含む試料１１を観察又は検
査、加工、分析する場合、上記実施例のように励起光８
を、接地されている導体を含む領域まで照射する。この
時の励起光８の照射強度を、波動的に変化させるものと
する。即ち、励起光８を、図１２に示すように強度を波
動的に変化させ、接地されている領域を含む領域まで荷
電ビームと同時に照射する。荷電ビーム１０２（２）
は、通常の導電性物質を観察又は検査又は分析する際と
同様に、観察又は検査又は分析領域に照射される。この
ように荷電ビームを照射することによって発生する荷電
粒子を荷電粒子検出器４８（５、６）により検出する
が、この検出のタイミングを、励起光８の変化に同期さ
せて励起光の強度が弱まった時点に行う。この方法を繰
り返すことによって所望の荷電粒子画像を得られ、その
結果観察又は検査又は分析に影響する光電子の影響を避
けることができ、しかも荷電ビームの照射による電荷の
帯電も防止することができる。

【００６３】以上第１〜第１３の実施例で説明した荷電
ビーム装置として、集束イオンビーム装置、走査型電子
顕微鏡、オージェ電子分光装置、ＩＭＡ（Ｉｏｎ Ｍｉ
ｃｒｏｐｒｏｂｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）装置、ＳＩＭＳ
（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｍｅｔｒｙ）装置等に適用して観察、検査、加工、
分析の少なくとも一つを行うことができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、励起光の照射によるノ
イズ成分が含まれず、しかも帯電する電荷による位置ず
れのない正確で、かつ高コントラストな荷電粒子像を、
絶縁物を含む又は上層若しくは下層に絶縁物を有する試
料から検出できるようにして、試料上の微細なパターン
や微細な異物等を含む欠陥などについて観察又は検査又
は加工又は分析等の処理をすることができる効果を奏す
る。また、本発明によれば、半導体基板等の試料に対し
て、励起光照射によるＳｉＯ₂、ＳｉＮ等からなる絶縁
膜の下層へのダメージを極力少なくし、しかもノイズ成
分がなく、正確で、かつ高コントラストな荷電粒子像
を、絶縁物を含む又は上層若しくは下層に絶縁物を有す
る試料から検出できるようにして、試料上の微細なパタ
ーンや微細な異物等を含む欠陥などについて観察又は検
査又は加工又は分析等の処理をすることができる効果を
奏する。

【００６５】また、本発明によれば、ノイズ成分がな
く、正確で、かつ高コントラストな荷電粒子像を基に、
試料上の微細なパターンや微細な異物等を含む欠陥など
について高精度な微細加工を施すことができる効果を奏
する。また、本発明によれば、位相シフトマスク上の欠
陥を容易に検出、修正することができる。また、本発明
によれば、絶縁物のみの試料においても、接地されたプ
ローブあるいは導体が励起光照射領域中にあり、基板及
び試料と接触していれば、荷電ビームによる観察又は検
査又は加工又は分析等の処理も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る荷電粒子ビームによる観察又は検
査又は加工又は分析等の処理装置の第１の実施例の構成
を示す図で、（ａ）は装置の正面の概略断面図、（ｂ）
はその拡大図である。

【図２】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置の
第２の実施例を示す試料と光源、光電子倍増管との関係
を示す略断面図である。

【図３】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置の
第３の実施例を示す試料とその周辺の正面の略断面図で
ある。

【図４】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置の
第４の実施例を示す試料とその周辺の正面の略断面図で
ある。

【図５】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置の
第５の実施例を示す試料とその周辺の正面の略断面図で
ある。

【図６】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置の
第６の実施例を示す試料とその周辺の正面の略断面図で
ある。

【図７】本発明に係る第７の実施例である接地方法を模
式的に示す図で、（ａ）は試料とその周辺の正面の略断
面図、（ｂ）は試料上を示す平面図である。

【図８】本発明に係る第８の実施例である接地方法を模
式的に示す試料とその周辺の正面の略断面図である。

【図９】本発明に係る第９の実施例の励起光の照射方法
を模式的に示す試料とその周辺の正面の略断面図であ
る。

【図１０】本発明に係る荷電粒子ビームの照射時間（期
間）と励起光照射時間（期間）との関係の一実施例を模
式的に示す図である。

【図１１】試料上の所望の領域に荷電粒子ビームを走査
照射することによって荷電粒子像を検出する状態を説明
するための図である。

【図１２】本発明に係る荷電粒子検出時間（期間）と強
度を変化させた励起光の照射時間（期間）との関係の一
実施例を模式的に示す図である。

【図１３】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置
の第１０の実施例の構成を示す正面の略断面図である。

【図１４】本発明に係る荷電粒子ビームによる処理装置
の第１０の実施例の構成を示す試料とその周辺の正面の
略断面図である。

【図１５】本発明に係る荷電粒子ビームの照射時間（期
間）と励起光照射時間（期間）との関係の他の実施例を
模式的に示す図である。

【符号の説明】

１…イオン源、２…イオンビーム、３…静電レンズ、４
…デフレクタ（偏向電極）、５…シンチレータ、６…光
電子増倍管、７…励起光光源、８…励起光、９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄ…反射鏡、１０…イオンビーム通過穴、
１１…試料、１２…試料ホルダ、１３…クランプ、１４
…ステージ、１５…プロセスチャンバ、１６…荷電ビー
ムチャンバ、１７…排気管、１８…ゲートバルブ、１９
…予備室、２０…位相シフトマスク、２０ａ…石英等の
絶縁物（絶縁性透明基板）、２０ｂ…導電性薄膜パター
ン（金属膜パターン）、２１…位相シフタ、２２…欠陥
部分、２３…シンチレータ電源、２４…反射鏡用電源、
２５…プリズム、２６…プラズマ発生装置、２７…励起
光透過性物質、２８…電極、２９…プラズマ室、３０…
プラズマ、３１…高周波電源、３２ａ…カライドスコー
プ、３２ｂ…オプティカルファイバ、３４…プローブ、
４０…平凸シリンドリカルレンズ、４１平凹シリンドリ
カルレンズ、４２…多角形反射鏡、４３…遮光用円板、
４４…光取り出し穴、４８…荷電粒子検出器、４９…半
導体基板（半導体ウエハ）、６１…制御装置、６２…Ｃ
ＰＵ、６３…モニタ、６４…キーボード等の入力手段、
６５…記憶装置、６６…記録媒体やネットワーク等の入
力手段、６７…制御装置、７０…シャッタ、１０１…電
子線源、１０２…電子ビーム、１０３…静電レンズ、１
０４…デフレクタ（偏向電極）、１１５…プロセスチャ
ンバ、１１６…荷電ビームチャンバ、１１７…排気管、
１１８…ゲートバルブ、１１９…予備室、１２０…画像
メモリ、１２１…画像処理回路、１３０…ＴＦＴ基板、
１３１…透明基板、１３２…ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等の絶縁
膜、１３３…ゲート線、１３４…ドレイン線、１３５…
ソース線、１３６…透明ドット電極、１４０…断線欠
陥、１６１…制御装置、１６２…ＣＰＵ、１６３…モニ
タ、１６４…キーボード等の入力手段、１６５…記憶装
置、１６６…記録媒体やネットワーク等の入力手段。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｎ 21/66 Ｊ 21/30 ５０２Ｗ (72)発明者 東 淳三 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 濱村 有一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 水村 通伸 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 古泉 裕弘 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 小池 英巳 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光をパルス的に照射することによ
   って絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす
   導通化過程とを有することを特徴とする荷電粒子検出方
   法。
2. 【請求項２】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光をパルス的に照射することによ
   って絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす
   導通化過程とを有し、 上記検出過程における荷電粒子を検出しながら、上記導
   通化過程における励起光をパルス的に照射することを特
   徴とする荷電粒子検出方法。
3. 【請求項３】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光をパルス的に照射することによ
   って絶縁物中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす
   導通化過程とを有し、 上記検出過程における荷電粒子ビームの走査に同期させ
   て上記導通化過程における励起光をパルス的に照射する
   ことを特徴とする荷電粒子検出方法。
4. 【請求項４】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光を、該励起光の強度を時間的に
   変化させて照射することによって絶縁物中の電子を励起
   して導通化して電荷を逃がす導通化過程とを有し、 上記検出過程における荷電粒子の検出を、上記導通化過
   程における励起光の強度の時間的変化に同期させて行う
   ことを特徴とする荷電粒子検出方法。
5. 【請求項５】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光を、該励起光の強度を時間的に
   変化させて照射することによって絶縁物中の電子を励起
   して導通化して電荷を逃がす導通化過程とを有し、 上記検出過程における荷電粒子ビームの照射を、上記導
   通化過程における励起光の強度の時間的変化に同期させ
   て行うことを特徴とする荷電粒子検出方法。
6. 【請求項６】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光を照射することによって絶縁物
   中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす導通化過程
   とを有し、 上記検出過程における荷電粒子の検出期間と上記導通化
   過程における励起光の照射期間とを別な期間とすること
   を特徴とする荷電粒子検出方法。
7. 【請求項７】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光を照射することによって絶縁物
   中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす導通化過程
   とを有し、 上記検出過程における荷電粒子ビームの照射期間と上記
   導通化過程における励起光の照射期間とを別な期間とす
   ることを特徴とする荷電粒子検出方法。
8. 【請求項８】絶縁物を有する試料に対して荷電粒子ビー
   ムを走査照射することによって試料から発生する荷電粒
   子を検出して荷電粒子信号を得る検出過程と、 上記試料に対して励起光を照射することによって絶縁物
   中の電子を励起して導通化して電荷を逃がす導通化過程
   とを有し、 該導通化過程における励起光のドーズ量を、試料上の帯
   電量または帯電量によって生じる荷電粒子像のずれ量に
   応じて調整することを特徴とする荷電粒子検出方法。
9. 【請求項９】請求項１〜８の何れかに記載の荷電粒子検
   出方法において、導通化過程における励起光の波長が１
   ５０ｎｍ以下であることを特徴とする荷電粒子検出方
   法。
10. 【請求項１０】請求項１〜８の何れかに記載の荷電粒子
    検出方法において、更に上記検出過程から得られる荷電
    粒子信号に基いて観察、検査、加工、分析の少なくとも
    何れか一つの処理を行う処理過程を有することを特徴と
    する荷電粒子ビームによる処理方法。
11. 【請求項１１】請求項１〜８の何れかに記載の荷電粒子
    検出方法において、更に、上記検出過程から得られる荷
    電粒子信号に基いて設定される試料上の所望な領域に荷
    電粒子ビームを照射して加工を施す加工過程を有するこ
    とを特徴とする荷電粒子ビームによる加工方法。
12. 【請求項１２】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光をパルス的に照射する励起光照射光学系と
    を備えたことを特徴とする荷電粒子検出装置。
13. 【請求項１３】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光をパルス的に照射する励起光照射光学系
    と、 上記荷電粒子検出器によって荷電粒子を検出しながら、
    上記励起光照射光学系による励起光をパルス的に照射す
    る制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子検出装
    置。
14. 【請求項１４】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光をパルス的に照射する励起光照射光学系
    と、 上記荷電粒子ビーム照射光学系による荷電粒子ビームの
    走査に同期させて上記励起光照射光学系による励起光を
    パルス的に照射する制御手段とを備えたことを特徴とす
    る荷電粒子検出装置。
15. 【請求項１５】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を、該励起光の強度を時間的に変化させて
    照射する励起光照射光学系と、 上記荷電粒子検出器による荷電粒子の検出を、上記励起
    光照射光学系による励起光の強度の時間的変化に同期さ
    せて行う制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子
    検出装置。
16. 【請求項１６】上記制御手段は、上記励起光照射光学系
    による励起光の強度が弱まった期間において上記荷電粒
    子検出器による荷電粒子の検出を行うように構成したこ
    とを特徴とする請求項１５記載の荷電粒子検出装置。
17. 【請求項１７】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を、該励起光の強度を時間的に変化させて
    照射する励起光照射光学系と、 上記荷電粒子ビーム照射光学系による荷電粒子ビームの
    照射を、上記励起光照射光学系による励起光の強度の時
    間的変化に同期させて行う制御手段とを備えたことを特
    徴とする荷電粒子検出装置。
18. 【請求項１８】上記制御手段は、上記励起光照射光学系
    による励起光の強度が弱まった期間において上記荷電粒
    子ビーム照射光学系による荷電粒子ビームの照射を行う
    ように構成したことを特徴とする請求項１７記載の荷電
    粒子検出装置。
19. 【請求項１９】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を照射する励起光照射光学系と、 上記荷電粒子検出器による荷電粒子の検出期間と上記励
    起光照射光学系による励起光の照射期間とを別な期間と
    するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
    る荷電粒子検出装置。
20. 【請求項２０】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を照射する励起光照射光学系と、 上記荷電粒子ビーム照射光学系による荷電粒子ビームの
    照射期間と上記励起光照射光学系による励起光の照射期
    間とを別な期間とするように制御する制御手段とを備え
    たことを特徴とする荷電粒子検出装置。
21. 【請求項２１】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を照射する励起光照射光学系と、 該励起光照射光学系による励起光のドーズ量を、試料上
    の帯電量または帯電量によって生じる荷電粒子像のずれ
    量に応じて制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
    る荷電粒子検出装置。
22. 【請求項２２】絶縁物を有する試料を載置するステージ
    と、 上記試料に対して荷電粒子ビームを走査照射する荷電粒
    子ビーム照射光学系と、 該荷電粒子ビーム照射光学系により荷電粒子ビームを走
    査照射することによって試料から発生する荷電粒子を検
    出して荷電粒子信号を得る荷電粒子検出器と、 上記試料に対して絶縁物中の電子を励起して導通化する
    ための励起光を上記荷電粒子ビームの照射とほぼ同軸方
    向から照射する励起光照射光学系とを備えたことを特徴
    とする荷電粒子検出装置。
23. 【請求項２３】上記励起光照射光学系において出射され
    る励起光の波長を１５０ｎｍ以下で構成したことを特徴
    とする請求項１２〜２２の何れかに記載の荷電粒子検出
    装置。
24. 【請求項２４】上記励起光照射手段の励起光光源をエキ
    シマランプで構成したことを特徴とする請求項１２〜２
    ３の何れかに記載の荷電粒子検出装置。
25. 【請求項２５】上記励起光照射手段は、励起光を試料上
    の所望の領域に対して複数方向から照射するように構成
    したことを特徴とする請求項１２〜２４の何れかに記載
    の荷電粒子検出装置。
26. 【請求項２６】上記励起光照射手段は、励起光を試料上
    に対して走査して照射するように構成したことを特徴と
    する請求項１２〜２５の何れかに記載の荷電粒子検出装
    置。
27. 【請求項２７】請求項１２〜２６の何れかに記載の荷電
    粒子検出装置に、更に、上記荷電粒子検出器から得られ
    る荷電粒子信号に基いて観察、検査、加工、分析の少な
    くとも何れか一つの処理を行う処理手段を備えたことを
    特徴とする荷電粒子ビームによる処理装置。
28. 【請求項２８】請求項１２〜２６の何れかに記載の荷電
    粒子検出装置に、更に、上記荷電粒子検出器から得られ
    る荷電粒子信号に基いて上記荷電粒子ビーム照射光学系
    を制御することによって荷電粒子ビームを試料上の所望
    の領域に照射して加工を施す制御手段を備えたことを特
    徴とする荷電粒子ビームによる加工装置。