JP5542537B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線を試料に照射して二次的に発生した荷電粒子信号を検出する装置に関するものであり、特に電子ビームを試料上で走査しながら試料から二次的に発生した信号電子を検出して画像化あるいは組成分析を行う走査型電子顕微鏡に関するものである。

荷電粒子線を試料に照射して二次的に発生した荷電粒子信号から試料画像形成あるいは試料分析を行う装置として、走査型電子顕微鏡がある。高精細な画像を得るためには、信号ノイズに対する信号振幅の比（ＳＮ比）を向上させる必要がある。信号取得に要する時間を長くすれば、累積信号量が多くなりＳＮ比が向上する。しかし観察時間が長くなるため、応用上の制約となる。また、照射する電子線量を大きくすればＳＮ比が向上するが、電子線源からの電子線取り込み角を多くしなければならず、レンズ収差が増大し空間分解能が劣化する。従って、観察時間と空間分解能を維持したままＳＮ比を向上させるためには、検出信号量の最大化あるいは混入するノイズ量の最小化を行う必要がある。特許文献１にその一例が示されている。

一方、試料の形状，構造ないし材料を画像上で区別できるためには、異なる特徴を持つ部位からの信号量に十分な差異がなければならない。十分な差異がある状態をコントラストが大きいと呼ぶ。画像コントラストには、試料表面の形状をあらわす形状コントラスト，凹凸を強調した陰影コントラスト，試料表面の電位分布に対応した電位コントラスト，試料の組成を強調する材料コントラストなどが含まれる。例えば、陰影コントラストを強調するためには、文献L. Reimer, Scanning Electron Microscopy, 2nd Ed. (Springer Verlag, 1998), p. 191 に示されているとおり、異なる方向に放出した信号電子を、放出方向に応じて異なる検出効率で検出する方法が公表されている。信号の放出方向に応じた検出を行う場合、特定方向の信号電子を検出しないため、総信号量は低下し、従ってＳＮ比も低下する。

形状コントラストあるいは陰影コントラストを向上させるため、信号電子を放出角度に応じて検出する方法については、特許文献２〜７に開示された方法が知られている。特開平８−２７３５６９号公報，特開２０００−３０６５４号公報，特開２００６−２２８９９９号公報には、検出器を複数配置する方法が開示されている。ＷＯ００／１９４８２号公報，特開２００８−１０８５９２号公報，特開２００８−１８６６８９号公報では、単一の検出器と複数の金属板を備え、信号電子の高速成分（反射電子または後方散乱電子）のうち様々な放出角度をもつ信号電子が異なる前記金属板に照射されるように前記金属板を配置する方法が開示されている。この方法によれば、金属板に印加する電圧を可変させることで検出できる放出角度範囲を制御することができる。

ＷＯ００／１９４８２号公報に開示された方法では、金属板で信号電子を三次電子に変換する必要があるため、信号電子のうち、三次電子生成を行うのに十分な運動エネルギーを持っている高速成分のみが角度弁別の対象である。また特開２００８−１０８５９２号公報，特開２００８−１８６６８９号公報に開示された方法では、試料に負極性の高電圧が印加されているため、信号電子の低速成分（二次電子）であっても金属板位置で高い運動エネルギーをもつ。従って金属板から三次電子を発生させることができる。しかしこれらの特許文献では、前記高電圧により加速されてもその軌道が大きく変化しない信号電子の高速成分のみを角度弁別の対象としている。一方、信号電子の低速成分は加速電界と対物レンズ磁場により軌道が交錯し、角度弁別を行えるほど離れた位置に到着しない。

特開２０００−１１９３９号公報 特開平８−２７３５６９号公報 特開２０００−３０６５４号公報 特開２００６−２２８９９９号公報 ＷＯ００／１９４８２号公報 特開２００８−１０８５９２号公報 特開２００８−１８６６８９号公報 特開２００６−３３２０３８号公報

L. Reimer, Scanning Electron Microscopy, 2nd Ed. (Springer Verlag, 1998), p. 191

ところが、走査型電子顕微鏡にて頻繁に使用される一次電子線の照射エネルギー領域（１００ｅＶから３０００ｅＶ）では、信号電子の高速成分は低速成分に比べその発生量が１／３から１／２０と小さいことが知られている。従って、ＷＯ００／１９４８２号公報，特開２００８−１０８５９２号公報，特開２００８−１８６６８９号公報で開示されている方法はいずれも総信号量が少ない高速成分を角度弁別しているため、コントラストは高くてもＳＮ比の低下が避けられない。また、特開平８−２７３５６９号公報，特開２０００−３０６５４号公報，特開２００６−２２８９９９号公報に開示された方法では、弁別する角度領域の数だけ検出器が必要となり、様々な試料に対して検出角度を最適化するためには非常に多くの検出器が必要になり、装置の製造コストが増大する。さらに、特開２００６−３３２０３８号公報に開示された方法のように、二次信号を電磁場により偏向する方法では、一次電子線の光軸曲がりを抑える方法（直交電磁界発生器、あるいはＥｘＢフィールド発生器）などが知られているが、一次ビームの偏向色収差を増大させるため、空間分解能の劣化が生じる。

本発明で解決すべき第一の課題は、高いＳＮ比を維持しつつ形状コントラストや陰影コントラストを強調した荷電粒子線画像が得られる荷電粒子線装置を提供することにある。第二の課題は、第一の課題を、製造コストを抑えつつ解決する方法を提供することにある。さらに第三の課題は、第一と第二の課題を、高い空間分解能を維持したまま解決することにある。

第一の課題を解決するために、電子源から放出した一次電子線を試料上で走査する一次電子線照射系と、試料から発生した二次電子が前記電子源の方向に加速される加速電場とを備え、前記電子源と前記試料の間に複数に分割された金属板を備えた構成を用いる。前記金属板には、分割された領域に各々独立に電圧を印加する電源と電源制御手段が接続されている。さらに前記金属板には、前記一次ビームを試料へ導く通路となる通過穴をあける必要があるが、前記分割された領域のもっとも主要な部分あるいは中心は前記通過穴から十分離れた場所に設けることを特徴とする。またさらに前記金属板には、前記加速された二次電子が衝突し、金属板から発生した三次電子を検出器により検出する構成を用いる。前記分割を十分細かく行うことで、前記加速電場が存在しても信号電子の低速成分を角度ごとに分離することができる。従って高速成分で弁別するよりもＳＮ比を向上できる。さらに、前記分割した金属板のうち、検出しない信号電子の角度成分が衝突する部位に前記電源と前記電源制御手段によって正の電圧を印加することにより、前記三次電子の発生を抑制することができ、角度弁別を行うことができる。前記試料から発生した信号電子の低速成分の中心が、前記分割中心やその他所望の分割部分に衝突させるために、信号電子を偏向させる偏向手段を備える。あるいは、前記信号電子の低速成分の中心位置に追従するように、前記分割した金属板の電圧配置を前記電源制御手段によって制御する。

第二の課題を解決するためには、上記分割した金属板の分割領域の数にくらべ、前記検出器の数を少なくすればよい。角度制御は前記金属板で行うため、検出器は一つであっても、異なる分割に電圧を印加することで、異なるコントラストをもつ画像を取得できる。従って、検出器や増幅アンプ，信号処理回路などの数を大幅に減らすことができ、コスト低減になる。

第三の課題は、第一の課題と同時に解決している。なぜなら、本発明の信号弁別は、前記金属板から発生した三次電子に対して行うのであって、三次電子は加速場を持たないために高々数１０Ｖの印加電圧でその発生を抑制することができる。このため、数ｋｅＶの運動エネルギーを有する一次電子線への悪影響（収差増大や軸曲がり）は無視できる。

本発明により、製造コストを抑えつつ、高い空間分解能を維持したまま、高ＳＮを維持しつつ形状コントラストや陰影コントラストを強調した荷電粒子線画像が得られる。

本発明が適用される走査電子顕微鏡の一構成例。 信号電子のエネルギー分布。 ＴＳＥとＢＳＥの放出効率。 実施例１の荷電粒子線装置の全体構成図。 二次電子の放出角の概念説明図。 金属板の説明図。 分割電極が形成する電位分布と３次電子の関係を示す概念図。 二次電子偏向手段の調整フロー図。 取得画像の模式図。 二次電子偏向量の調整フロー図。 二次電子偏向量の調整に用いる標準試料の模式図。 実施例２の分割電極の形状を示す図。 実施例３の分割電極が形成する電位分布と３次電子の関係を示す概念図。 実施例４の二次電子偏向手段の調整フロー図。 二次電子偏向量を決めるための格子を示す模式図。 実施例５の分割電極を示す模式図。 本実施例の角度選択検出の説明図。

図１は、本発明を適用した走査型電子顕微鏡であって、特に半導体ウェハや露光用マスク上に形成された回路パターンやレジストパターンを観察，寸法計測，形状計測，検査，欠陥レビューを行う電子線検査装置を示している。電子顕微鏡鏡筒１には電子放出源１０１が取り付けられており、電子源制御部２０１により制御され、一次電子線１０２の放出を行う。前記一次電子線は、レンズ制御部２０２により制御された一つ以上の集束レンズ１０３と電流制限絞り１０４によりその直径が最適化されたのち、同じくレンズ制御部２０２により制御された対物レンズ１０５により試料１０６上に焦点を結ぶ。前記一次電子線１０２は、偏向制御部２０３により制御された偏向器１０７により試料１０６上を走査され、その結果試料１０６から発生した二次電子線１０８を検出器１０９にて検出する。検出信号は増幅器２０４にて増幅され、表示部２０５に表示される。試料１０６には一次電子線を減速して試料上の照射エネルギーを制御する高圧電源２０６が接続されている。前記各制御部は中央制御部２０７によって統合的に制御される。制御値や調整値は記憶手段２０８に保存される。

図２に、信号電子のエネルギー分布を模式的に示す。信号電子１０８の低速成分は運動エネルギーが５０ｅＶよりも小さい信号と定義され、真の二次電子（True secondary electron，ＴＳＥ）と称される。図２において１０８ａで示される領域の信号である。ＴＳＥはエネルギーが数ｅＶに大きなピークをもつ。５０ｅＶよりも高い運動エネルギーを持つものは高速成分と定義し、後方散乱電子（Backscattered electron，ＢＳＥ）と称される。図２において１０８ｂで示される。ＢＳＥのエネルギー分布は試料の平均原子番号に強く依存し、大きい平均原子番号（Ｚ１）を有する試料は、一次電子線１０２の入射エネルギーとほぼ等しいエネルギーにピークを持つ弾性散乱的な分布を示すのに対し、小さい平均原子番号（Ｚ２）を有する試料は一次電子線１０２の入射エネルギーの半分程度のエネルギーにピークを持つ。

図３に、ＴＳＥとＢＳＥの放出効率を模式的に示す。ＢＳＥの放出効率は試料の平均原子番号が大きいほど大きくなり、一次電子線の入射エネルギーにはほとんど依存しない。その大きさは、炭素やシリコンなどの軽元素で０.１から０.２、金などの重元素で０.４程度である。一方、ＴＳＥは一次電子線の入射エネルギーに大きく依存し、数１００ｅＶから３０００ｅＶの範囲でＴＳＥの放出効率が１.０を上回る。

ここで述べる発明を実施するための最良の形態では、半導体ウェハや露光用マスク上に形成された回路パターンやレジストパターンを試料１０６と想定しているが、これらの材料を用いる場合、試料損傷や試料帯電を避ける目的で上記数１００ｅＶから３０００ｅＶ程度の入射エネルギーが使用されることが一般的である。さらに窒素やシリコンなどの軽元素でこれらの材料が形成されていることが多い。従って、図３から導かれる結論として、ＴＳＥを検出信号の主成分とするほうが、ＢＳＥを主成分とするよりも多くの信号量を得ることができ、高いＳＮ比が実現できる。以下では、さらに詳細に実施の形態を述べる。

（実施例１）
第一の実施の形態を、図４〜図７を参照して述べる。電子源１０１，一次電子線１０２，試料１０６，偏向器１０７については、図１と同様の構成である。試料１０６には、高圧電源２０６により負電圧が印加されており、一次電子線は１００ｅＶから３０００ｅＶまで減速され、前記試料１０６に衝突する。前記一次電子線は、偏向器１０７により試料１０６上を走査され、その結果、試料からは信号電子としてＴＳＥ１０８ａとＢＳＥ１０８ｂが放出されるが、前記負電圧と鏡体１の接地電圧の間に電子にとっての加速電界が形成されるため、ＴＳＥ１０８ａとＢＳＥ１０８ｂは試料から電子源側へと加速される。本実施例では、試料に負電圧が印加されて鏡体が設置されている場合について述べたが、試料と鏡体の間の電界が信号電子にとって加速電界を形成すればよく、本実施例で述べた電圧配置と異なる電圧配置であっても本発明の効果に違いはない。

放出されるＴＳＥ，ＢＳＥは様々な放出角度をもって試料１０６から出射するが、図５に示すように、試料面に平行な方向から測った電子放出方向θを仰角と定義したとき、仰角の大きい信号ほど、信号電子の光軸に近い軌道を飛行し、仰角が小さい信号ほど、信号電子の光軸から離れた軌道を飛行する。また、エネルギーの高い信号電子（ＢＳＥ）ほど信号電子の光軸から離れた軌道を飛行し、エネルギーの低い信号電子（ＴＳＥ）ほど信号電子の光軸から離れた軌道を飛行する。

前記試料と前記電子源の間には、複数に分割された金属板３００が配置されている。また、前記金属板と試料の間には二次電子軌道を一次電子軌道から離軸させるため、制御手段３０３によって制御される二次電子偏向手段１１２が備えられている。

金属板３００の形状を図６に示す。金属板はＡ点を中心に同軸上に分割されており、Ａ点とは異なる場所Ｂ点に前記一次電子線を試料へ導くための通路となる穴があいている。各分割領域３００ａ，３００ｂ，３００ｃ・・・に対して独立に電圧源３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ・・・がそれぞれ接続され、電源制御手段３０２によってその出力値が制御される。

図４に示す通り、試料から発生し加速されたＴＳＥ１０８ａは、前記二次電子偏向手段１１２により離軸され、金属板３００に衝突する。このとき、ＴＳＥの金属板上での到達位置分布の中心が、図６で示したＡ点とほぼ一致するように前記二次電子偏向手段１１２を調整しておく。この調整方法に関しては、詳しく後述する。この調整により、金属板３００の中心の分割３００ａには、主にＴＳＥが集中して衝突し、ＴＳＥのなかでも仰角の大きい成分が選択的に衝突する。実験によれば、仰角が６０°よりも大きいＴＳＥ成分のみを選択的に分割３００ａに衝突させるには、分割領域の大きさを直径１mmから２mm程度まで小さくする必要があった。一方、一次電子線を通過させる穴も、光軸調整を容易に行う観点からその穴径を１mm程度確保する必要があり、上述したＢ点をＡ点から遠ざける構成は高い仰角のＴＳＥを選択するためには本質的である。

金属板の各分割領域からは、ＴＳＥの衝突により三次電子１１３が発生するが、前記三次電子１１３が検出器１０９に到達できるかどうかは、電圧源３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ・・・の出力値によって変化する。例えば、中心の分割領域に接続された電圧源３０１ａのみ０Ｖに設定し、その他の電圧を正電位に設定すると、図７（ａ）に示されるように分割３００ａ以外から発生した３次電子は電位障壁を乗り越えることができず検出器１０９に到達できない。その結果、高い仰角をもったＴＳＥのみ（実際は高い仰角のＴＳＥ発生数に比例した数の三次電子）が検出される。ＴＳＥはＢＳＥに比べ発生数が多いため、本実施例で述べられた方法により、高い信号ＳＮを維持したまま、放出角度に依存した高いコントラストの走査型電子顕微鏡画像が得られる。また、金属板から発生する三次電子も、５０ｅＶ以下の低エネルギー電子が大半を占めるため、電源３０１ｂ等に印加する電圧は数１０Ｖ以下、多くの場合数Ｖ以下でよく、一次電子線へ与える影響は無視できる。その結果、高い空間分解能を維持できる。選択的に検出する仰角領域は高い角度に限られない。例えば、分割領域３００ｂに接続された電圧源３０１ｂのみ０Ｖに設定し、その他の電圧を正電位に設定すると、図７（ｂ）に示されるように分割３００ｂ以外から発生した３次電子は電位障壁を乗り越えることができず検出器１０９に到達できない。その結果、ある仰角範囲をもったＴＳＥの放出量に比例した数の三次電子が検出される。

このように、分割領域を適当な寸法で設計し、その中心を一次電子線用の通過穴から離して設置すれば、任意の仰角範囲に放出されたＴＳＥによる画像を得ることができる。分割領域の寸法を決定する方法は容易である。あらかじめ試料から金属板までの空間の電磁場を電磁場シミュレータ等で計算しておき、その電磁場中のＴＳＥ軌道を算出し、検出したい放出仰角を持ったＴＳＥが金属板のどの位置に到着するか調べればよい。

前記二次電子偏向手段１１２の調整フローについて図８を参照して述べる。以下では、磁場による偏向作用を二次電子に及ぼす形態を有する二次電子偏向手段について説明する。電場による偏向作用を有する構成や、電場と磁場双方を有する構成などであっても、調整方法は同様である。本調整作業は、観察に用いる一次電子光学系の条件（加速電圧，プローブ電流量など）ごとに実施する必要がある。

まずステップ８０１にて、調整用の試料を試料室に搬送する。次にステップ８０２にて、一次電子光学系の条件を設定する。次にステップ８０３にて、中心の分割領域３００ａに接続された電圧源３０１ａのみ０Ｖに設定し、その他の電圧を正電位＋１００Ｖに設定する。ステップ８０４にて、画像取得領域（視野）を１００μｍ×１００μｍに設定する。ステップ８０５にて、二次電子偏向手段１１２の偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）を設定する。設定する偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）は、あらかじめ経験的に得られている値でもよいし、未知であれば（０，０）、すなわち二次電子偏向しない、という設定でもよい。ステップ８０６にて、前記視野全体のＳＥＭ画像を取得する。この視野の広さは通常の画像観察領域よりも十分広い範囲である。従って、前記視野の特定部分以外では、試料から放出した信号電子が仰角によらず分割領域３００ａに到達する電子の数が少なくなる。従って、取得した画像は図９に示されるように当該部分のみ信号強度が強い（明るい）領域９０１が存在する画像となる。ステップ８０７にて、前記明るい領域９０１の中心と、視野の中心９０２との距離ΔＬを測定する。判定８０８にて、ΔＬが許容値よりも小さければ、二次電子偏向量が最適であると判断し、上記偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）を記憶手段２０８に記憶し（ステップ８１０）、調整作業を終了する。判定８０８にて、ΔＬが許容値よりも大きければ、ステップ８０９にて二次電子偏向量を（ΔＸ＋δｘ，ΔＹ＋δｙ）に変更し、ステップ８０６〜ステップ８０８を繰り返す。複数回の繰り返しののち、判定８０８にて、ΔＬが許容値よりも小さければ、二次電子偏向量が最適であると判断し、上記偏向強度を記憶手段２０８に記憶し（ステップ８１０）、調整作業を終了する。

尚、通常の画像取得領域（視野）は５μｍ×５μｍ以下であり、上述した画像内の明るさ不均一９０１は存在せず、画質劣化を招かない。また、上述した視野の大きさ１００μｍ×１００μｍ，５μｍ×５μｍは共に電子線装置の一例について述べているに過ぎず、装置によって大きく変更となる値である。これらの絶対値は発明の実施にとって本質的ではない。前記１００μｍ×１００μｍ視野に相当する値が、当該装置の通常の画像取得領域よりも十分大きければ、発明の効果に違いはない。

ところで上述した二次電子偏向量の調整方法は、次の二点の仮定が共に成立する場合のみ有効である。一つには通常観察領域よりも十分広い領域を観察する手段を備えていること、二つ目は、領域の異なる点から放出した電子であれば、放出角が同じであっても金属板３００上の異なる領域に衝突すること、である。これらの二つの仮定が成立しない場合に、二次電子偏向量の調整を行う方法について図１０を用いて説明する。

まずステップ１００１にて、図１１に示す円筒状または球状、あるいは半球状の突起を平面上に配置した試料を搬送する。次にステップ１００２にて、一次電子光学系の条件を設定する。次にステップ１００３にて、中心の分割領域３００ａに接続された電圧源３０１ａのみ０Ｖに設定し、その他の電圧を正電位＋１００Ｖに設定する。ステップ１００４にて、二次電子偏向手段１１２の偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）を設定する。設定する偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）は、あらかじめ経験的に得られている値でもよいし、未知であれば（０，０）、すなわち二次電子偏向しない、という設定でもよい。ステップ１００５にて、前記試料上突起のＳＥＭ画像を取得する。ステップ１００６にて取得した画像における前記突起物の外周部の明るさを測定し、その全周にわたる明るさのばらつきσを求める。判定１００７にて、σが許容値よりも小さければ、二次電子偏向量が最適であると判断し、上記偏向強度（ΔＸ，ΔＹ）を記憶手段２０８に記憶し（ステップ１００８）、調整作業を終了する。判定１５０７にて、σが許容値よりも大きければ、ステップ１００９にて二次電子偏向量を（ΔＸ＋δｘ，ΔＹ＋δｙ）に変更し、ステップ１００５〜ステップ１００７を繰り返す。複数回の繰り返しののち、判定１００７にて、ΔＬが許容値よりも小さければ、二次電子偏向量が最適であると判断し、上記偏向強度を記憶手段２０８に記憶し（ステップ１００８）、調整作業を終了する。

（実施例２）
第二の実施の形態を、図１２を参照して述べる。第一の実施例と相違する点は、金属板３００の分割方法である。その他共通する部分の説明は省略する。図１２には、金属板３００の分割方法を示している。分割は中心点Ａから放射状に行っていることが特徴であり、ＴＳＥの放出方位角φに応じて衝突する金属板が異なるように設計してある。ここでも、一次電子線の通過穴はＡ点から十分離れたＢ点に備える。点線で示した領域１２０１は、ＴＳＥが到達する範囲を示している。Ｂ点は領域１２０１よりも外側に配置する。実施した実験から、ＴＳＥの全仰角成分を検出する場合でも金属板３００上の広がりは直径３mm程度と小さかった。従って、距離１.５mm以上Ａ点とＢ点を離しておかないと、特定方位角成分をもつＴＳＥの検出効率が下がることとなり、コントラストの低下を招く。従ってＢ点をＡ点から遠ざける構成は、方位角に応じたＴＳＥを選択するためにも本質的である。

（実施例３）
第三の実施の形態を、図１３を参照して述べる。本実施例は、第一，第二の実施例で生じうる不都合を回避する方法を述べるものである。図７（ａ），（ｂ）に示す通り、ＴＳＥの角度に応じた信号選択は、金属板３００ａ，３００ｂ・・・に印加された電圧により形成された電位分布によって実現される。分割された金属板が大きい場合、図１３（ａ）に示すように正電圧が印加された分割領域１３０１，１３０２からの三次電子は検出を妨げられ、０Ｖが設定された分割領域１３０３全体にわたり三次電子は高効率で検出される。一方、ＴＳＥの広がりが小さいために金属板の分割寸法は１mm以下となる場合がある。このとき、図１３（ｂ）に示すように分割領域１３０１、１３０２が形成する電場分布が分割領域１３０３の一部あるいは全体にせり出し、前記分割領域１３０３から発生する三次電子信号の検出効率が低下することがあった。そこで図１３（ｃ）に示すように、０Ｖを印加した多孔金属メッシュ１３０４を分割された金属板３００ａ，３００ｂ・・・の試料側に配置することで、前記電場分布のせり出しを抑制することができる。さらにこの構成にすると、一次電子へ悪影響を及ぼすＢ点近傍の電界強度を低減することができ、空間分解能の劣化を一層弱めることができる。

（実施例４）
第四の実施の形態を、図４を再度参照して述べる。第一の実施例で述べた二次電子偏向手段１１２の偏向量は、図８ないし図１０の手順に従い電子光学条件を決定すれば唯一に定まるものであった。しかし、イメージシフト偏向器１１０が金属板３００と試料１０６の間に配置されている場合、観察領域を移動するためにイメージシフト偏向器１１０を使用すると、一次電子線だけでなく信号電子線の軌道も偏向されるため、二次電子偏向手段１１２の偏向量を再設定する必要がある。図１４に、イメージシフト偏向器を使用した場合に正しく角度弁別検出が行えるように二次電子偏向手段１１２を調整するフロー図を示す。

まずステップ１４０１にて、調整用の試料を試料室に搬送する。次にステップ１４０２にて、一次電子光学系の条件を設定する。次にステップ１４０３にて、イメージシフト偏向器の使用量を（０，０）に設定する。ここで、かっこ内の数値は、それぞれｘ，ｙ方向の単位視野移動量δＩに乗ずる係数である。次にステップ１４０４にて、当該イメージシフト使用量に対する二次電子偏向量を決定する。本ステップの内容は、図８のステップ８０３〜ステップ８１０あるいは図１０のステップ１００３〜ステップ１００９と同一である。次にステップ１４０５にて、イメージシフト偏向器の使用量（前記係数）を（１，０）に変更し、ステップ１４０４を繰り返す。この作業を図１５に示す２５点（ｎ＝１からｎ＝２５）に対して繰り返す。その結果得られたイメージシフト偏向量と二次電子偏向強度の対応関係を数表として記憶手段２０８に記憶し（ステップ１４０６）、調整作業を終了する。

各イメージシフト量に対する正しい二次電子偏向量を得ることができる。また、上記２５点以外のイメージシフト移動量についても、上記２５点の結果を内挿することで、算出される。

同様に、一次ビーム偏向器１０７に二次電子偏向量を追従させることも可能である。あらかじめイメージシフト偏向器１１０使用量と偏向器１０７使用量の感度比を求めておけば、図１４のフローで得られたデータに基づき、偏向器使用量毎に最適な二次電子偏向量を得ることができる。

（実施例５）
第五の実施の形態を、図１６を参照して述べる。第五の実施例では、第一から第四の実施例にて懸念される次の欠点を補う一つの形態を説明する。すなわち第一から第四の実施例では、試料から分割された金属板３００の間を飛行する信号電子、特にＴＳＥに対して、二次電子偏向手段によりその軌道を変化させる。二次電子偏向手段の配置，構成によっては一次電子線に与える影響が大きくなる場合があり、画像の空間分解能劣化の原因になる。この欠点を補うには、図１６に示す構成をとればよい。すなわち、図６や図１２で示した分割された金属板の大きさに比べ十分小さい大きさの微小金属板の集合体４００を前記金属板３００の代わりに配置する。金属板４００を構成する微小金属板４００ａ，４００ｂ，４００ｃ・・・はそれぞれ電圧印加手段５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ・・・に接続されており、前記電圧印加手段は電圧制御手段５０２によりその出力電圧が制御される。第一から第四の実施例では、信号電子の軌道をあらかじめ定められた金属板３００上へ導くように図８，図１０，図１４のフローに従い二次電子偏向手段１１２の使用量を調整した。本実施例では、二次電子を偏向する代わりに二次電子の金属板集合体４００上の到達位置に応じて、前記電圧印加手段５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ・・・の出力分布を移動させる方法をとる。

本実施例にて図７（ａ）に相当する角度選択検出を行う場合を図１７に示す。黒く塗りつぶされた分割は０Ｖに維持されており、当該分割から発生した３次電子は検出器１０９に検出される。一方、白く塗られた分割には正電圧が印加されており、検出信号に寄与しない。集合体４００の左上に信号電子の中心分布が衝突する場合（図１７（ａ））、中心に衝突する場合（図１７（ｂ））、右下に衝突する場合（図１７（ｃ））で分割に印加する電圧配置が異なる。この電圧配置を、図８，図１０、あるいは図１４のフロー図で二次電子偏向強度を求めた場合と同様な手順で定めれば、二次電子を偏向することなく、すなわち一次電子線に悪影響を与えることなくコントラストを強調した画像を取得することができる。

Claims (8)

1. 一次荷電粒子線を試料に照射して得られる二次荷電粒子線を検出して前記試料の顕微鏡画像を得る荷電粒子線装置において、
   荷電粒子線源と前記試料との間に配置され、かつ二個以上に分割された金属板と、
   前記分割された金属板の各々に独立に電圧が印加できる電圧印加手段とを備え、
   前記分割された金属板の中心が前記一次荷電粒子線の光軸とは一致しないように配置され、
   前記分割された金属板には前記二次荷電粒子線が衝突することを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記分割された金属板は同心円状に分割され、その中心は前記一次荷電粒子線の光軸とは一致しないことを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記分割された金属板は放射状に分割され、その中心は前記一次荷電粒子線の光軸とは一致しないことを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記試料は試料台に保持され、前記試料台には前記二次荷電粒子線を試料から前記金属板の方向へ加速させる電圧が印加されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記二次荷電粒子線を加速して前記金属板に衝突させる目的で、前記試料と前記金属板の間に電界が印加されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記二次荷電粒子線は電子線であることを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記一次荷電粒子線，二次荷電粒子線は共に電子線であることを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記分割された金属板と、前記試料の間に、二次荷電粒子線を偏向する手段を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。

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