KR102476186B1 - 하전 입자선 장치 - Google Patents

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요헤이 나카무라
마사히로 사사지마
도시히데 아게무라
나츠키 츠노
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Abstract

본 발명은, 반사 전자를 결상하는 기구를 구비하고 있지 않은 경우에 있어서, 시료에 대한 광의 조사 위치를 특정할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 일차 하전 입자선만을 조사하고 있을 때 취득한 제1 관찰 화상과, 상기 일차 하전 입자선에 부가해서 광을 조사하고 있을 때 취득한 제2 관찰 화상과의 사이의 차분에 의거해, 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 판정한다. 또한, 상기 제1 관찰 화상과 광량 계측기에 의한 계측 결과를 사용해서, 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 판정한다.

Description

하전 입자선 장치
본 발명은, 하전 입자선 장치에 관한 것이다.
하전 입자선 장치를 사용한 시료의 관찰이나 분석 등의 처리 중에, 시료가 대전하는 것에 의해 이차 하전 입자상의 밝기의 변동이나 왜곡을 야기하는 것이 알려져 있다. 대전 억제 기술로서, 하전 입자선의 조사 영역에 광 등의 전자파를 조사하는 방법을 들 수 있다. 예를 들면 특허문헌 1은, "전자 광학계의 동작 모드에 자외선 조사 발생에 의한 광 전자 결상 모드를 추가한 후, 자외선의 조사 영역을 광 전자상으로서 표시하고, 광 전자상과 반사 전자상을 모니터 상에 겹쳐서 표시하는 것에 의해, 상호의 위치 관계와 크기의 차를 용이하게 파악할 수 있도록 했다."라는 기술을 기재하고 있다(요약 참조).
일본국 특허공개 제2009-004114호 공보
하전 입자선과 광을 시료에 대해 조사하는 하전 입자선 장치에 있어서는, 광의 조사 영역을 특정하는 수단이 필요하다. 양자의 조사 위치가 서로 어긋나 있으면, 예를 들면 광 조사에 의해서 대전을 억제하는 경우에 있어서는, 대전이 제거되어 있지 않은 영역이 남을 가능성이 있기 때문이다.
특허문헌 1에 있어서는, 반사 전자를 결상하는 기구를 이용해서 광 전자를 결상하는 것에 의해, 광의 조사 영역을 특정한다. 이에 대해, 예를 들면 주사 전자 현미경 등과 같이 반사 전자를 사용하지 않는 검사 장치를 사용할 경우, 특허문헌 1 기재의 방법을 채용하기 위해서는, 반사 전자를 결상하는 기구를 별도 설치할 필요가 있다. 환언하면 특허문헌 1에 있어서는, 반사 전자를 결상하는 기구를 구비하고 있지 않은 검사 장치를 사용하는 경우에 대해서는 고려되어 있지 않다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 감안해 이루어진 것이고, 반사 전자를 결상하는 기구를 구비하고 있지 않은 경우에 있어서, 시료에 대한 광의 조사 위치를 특정할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 일차 하전 입자선만을 조사하고 있을 때 취득한 제1 관찰 화상과, 상기 일차 하전 입자선에 부가해서 광을 조사하고 있을 때 취득한 제2 관찰 화상과의 사이의 차분에 의거해, 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 판정한다. 또한, 상기 제1 관찰 화상과 광량 계측기에 의한 계측 결과를 사용해서, 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 판정한다.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치에 의하면, 반사 전자를 결상하는 기구를 구비하고 있지 않은 경우에 있어서, 시료에 대한 광의 조사 위치를 특정할 수 있다. 이것에 의해, 반사 전자를 결상하기 위해 새로운 기구를 설치하지 않고, 일차 하전 입자선의 조사 위치와 광의 조사 위치를 합치시킬 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도.
도 2는 위치 조정용 시료(10)의 구조예를 나타내는 도면.
도 3은 하전 입자선 장치(100)의 동작 원리를 나타내는 도면.
도 4는 화상 처리부(14)가 이차 전자 신호에 의거해 취득한 이차 전자 화상의 예를 나타내는 도면.
도 5는 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트.
도 6은 유저가 광 조사 위치를 조정하기 위해 사용하는 GUI의 예를 나타내는 도면.
도 7은 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도.
도 8은 시료 스테이지(6) 주변의 확대도.
도 9는 실시형태 2에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트.
도 10은 조사 위치를 조정하는 과정을 설명하는 이미지도.
도 11은 실시형태 3에 따른 하전 입자선 장치(100)가 구비하는 가동 조리개 판(29)의 구성을 나타내는 도면.
도 12는 실시형태 3에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트.
도 13은 가동 조리개 판(29) 대신에 차광판(30)을 구비하는 구성예를 나타내는 도면.
도 14는 전자선 조사 영역(23)을 조리개 구멍(25)의 중심에 맞출 때의 조작 화면을 나타내는 도면.
도 15는 조리개 구멍(25)을 통과한 광의 광량을 측정하면서 광축을 조정할 때의 조작 화면을 나타내는 도면.
도 16은 실시형태 4에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도.
도 17은 실시형태 4에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트.
<실시형태 1>
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도이다. 하전 입자선 장치(100)는, 전자 광학계, 광 조사계, 화상 생성계를 구비한다. 전자 광학계는, 진공 챔버(12) 내에 배치된, 전자원(電子源)(1), 편향기(2), 전자 렌즈(3), 시료(4), 시료 홀더(5), 시료 스테이지(6), 이차 전자 검출기(7)에 의해서 구성되어 있다. 광 조사계는, 광원(8), 조정 기구(9), 위치 조정용 시료(10)에 의해서 구성되어 있다. 화상 생성계는, 제어부(13), 화상 처리부(14), 화상 표시부(15)에 의해서 구성되어 있다.
전자원(1)으로부터 방출된 일차 전자선은 편향기(2)에 의해 편향되고, 전자 렌즈(3)에 의해서 수속되어, 시료 스테이지(6)에 탑재된 위치 조정용 시료(10) 상에서 주사된다. 일차 전자선이 위치 조정용 시료(10)에 조사되면, 위치 조정용 시료(10)로부터 이차 전자가 방출되고, 이차 전자 검출기(7)는 이것을 검출한다. 제어부(13)는, 전자선의 주사 신호와 동기해서 이차 전자 신호를 검출한다. 화상 처리부(14)는, 이차 전자 화상을 생성하고, 화상 표시부(15)는 이차 전자 화상을 표시한다.
광원(8)으로부터 발진(發振)한 광은, 조정 기구(9)(예를 들면 미러나 렌즈)에 의해서 조사 위치가 조정되어, 시료(4)에 대해서 조사된다. 조사광으로서는, X선∼적외선의 파장 영역을 사용한다. 광원(8)으로서는, 단일 파장의 것을 사용해도 되고, 필요한 파장 범위를 포함하는 광원의 특정 파장을 선택하거나, 고조파 발생 등에 의해서 파장을 변환한 것이어도 된다.
사용하는 광의 에너지로서는, 시료 내에 캐리어를 발생시키기 위해 측정 시료의 밴드갭 에너지를 초과하는 파장역의 것이 바람직하다. 단, 광의 에너지가 시료의 일함수를 초과하면 시료 표면으로부터 광 전자가 발생해서 이차 전자 화상의 콘트라스트를 저감시키게 되므로, 일함수를 초과하지 않는 에너지로 한다.
광은, 도 1과 같이 시료에 대해서 수직으로 입사해도 되고, 시료에 대해서 비스듬히 입사해도 된다. 광을 집광시키는 경우는, 포물면 미러나 토로이달 미러를 사용하거나, 집광 렌즈를 사용한다. 이때, 미러를 사용해서 수직 조사하는 경우는, 전자선의 궤도에 영향을 미치지 않는 비자성의 도체 재료를 선택하고, 그 도체 재료 상에 전자선이 통과하기 위한 전자선빔 직경 정도의 구멍을 형성해 둔다. 미러는, 수동이어도 되고, 미동(微動)이 가능한 피에조 모터 등을 사용한 것이어도 된다. 단, 구멍 내부도 대전하지 않는 소재를 사용해서, 전자선 궤도에의 영향을 피하는 것이 필요하다.
도 2는, 위치 조정용 시료(10)의 구조예를 나타낸다. 위치 조정용 시료(10)는, 상면에서 보면 격자 형상으로 패턴(31)이 반복해 나열되어 있어서, 패턴 위치 좌표는 표지에 의해서 인식할 수 있다. 패턴(31)은 전극으로 형성되어 있다. 위치 조정용 시료(10)는, 패턴의 하층 구조로서 예를 들면 p형 반도체(34)와 n형 반도체(35)의 pn 접합을 갖고 있다. 각 전극(33)의 측면은 산화막 등의 절연막(32)으로 덮여 있다. 반도체 기판(36)은 그라운드 전극으로 도통(導通)이 취해져 있는 것으로 한다.
도 3은, 하전 입자선 장치(100)의 동작을 나타낸다. 일반적으로, 저가속 에너지의 전자선을 비도통 시료에 조사하면, 입사 전자 수보다도 시료로부터 방출되는 전자 수가 많아져, 전자 방출율이 1 이상으로 되는 것이 알려져 있다. 저가속 에너지의 전자선(16)을 조사하면, 도 3의 (a)와 같이 시료 표면으로부터 이차 전자가 방출된다. 이때, 표면의 전극은 도통이 취해져 있지 않으므로, 도 3의 (b)와 같이 이차 전자가 방출하는 것에 의해서 전극 표면이 정(正)으로 대전한다. 이때의 이차 전자 화상(37)은 휘도값이 작아, 어두운 화상으로 된다.
위치 조정용 시료(10)가 하층에 pn 접합 구조를 지닐 경우, 광원(8), 조정 기구(9)를 사용해서 pn 접합부에 밴드갭을 초과하는 파장역의 광(17)을 조사하는 것에 의해서, 도 3의 (c)와 같이 전하를 지니는 캐리어가 발생한다. 발생한 캐리어는, 전극 표면의 정 대전에 의해서 치우쳐 있던 전하를 제거하도록 작용하므로, 도 3의 (d)와 같이 광이 조사된 전극은 다시 이차 전자의 방출량이 증가한다. 이때의 이차 전자 화상(38)은 휘도값이 커, 밝은 화상으로 된다. 한편, 하층에 pn 접합을 지니지 않는 게이트 전극 같은 전극의 경우, 광을 조사해도 표면의 대전 상태에 특별히 변화는 일어나지 않는다.
이와 같이, 광 조사에 의해서 시료 내에 캐리어를 발생시키는 조건하에서는, 시료 표면의 전위 상태가 서로 다른 것에 의해, 이차 전자 방출량에 변화가 일어난다. 광 조사에 의한 캐리어 생성량은, 광의 조사 조건에 따라서 결정되므로, 광 조사에 의해서 이차 전자 방출량에 변화가 일어나는 최적인 광량으로 조정하는 것이 바람직하다. 조사하는 광의 파장은, pn 접합의 캐리어를 여기(勵起)할 수 있는 파장인 것뿐만 아니라, 광의 침입 길이나 주변의 절연막의 투과율을 고려하는 것이 바람직하다.
도 4는, 화상 처리부(14)가 이차 전자 신호에 의거해 취득한 이차 전자 화상의 예이다. 도 4의 (a)는 광을 조사하고 있지 않은 기간에 촬상된 화상을 나타낸다. 도 4의 (b)는 광을 조사하고 있는 기간에 촬상된 화상을 나타낸다. 도 3에서 설명한 원리에 의해, 광을 조사하고 있는 부위(20)의 이차 전자 화상은 휘도값이 높으므로, 이것에 의해 광 조사 위치를 특정할 수 있다.
도 5는, 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트이다. 시료 스테이지(6)를 이동시켜(S501), 전자선의 조사 영역에 위치 조정용 시료(10)를 설치한다(S502). 화상 처리부(14)는, 위치 조정용 시료(10)에 대해서 광을 조사하고 있지 않은 기간에 있어서 위치 조정용 시료(10)에 대해서 전자선을 조사했을 때 위치 조정용 시료(10)로부터 방출되는 이차 전자 신호를 사용해서, 이차 전자 화상을 취득한다(S503).
광원(8)은, 위치 조정용 시료(10)에 대해서 광을 조사한다(S504). 화상 처리부(14)는, 위치 조정용 시료(10)에 대해서 광을 조사하고 있는 기간에 있어서 위치 조정용 시료(10)에 대해서 전자선을 조사했을 때 위치 조정용 시료(10)로부터 방출되는 이차 전자 신호를 사용해서, 이차 전자 화상을 취득한다(S505).
도 4와 같이 이차 전자 화상의 휘도에 따라서 광의 조사 위치를 특정할 수 있으므로, 유저는 이차 전자 화상을 육안 확인하는 것에 의해, 광의 조사 위치와 일차 전자선의 조사 위치가 합치하도록 조정 기구(9)를 조정할 수 있다. 광을 조사했을 때의 이차 전자 화상과 조사하지 않을 때의 이차 전자 화상과의 사이의 휘도차가 작아, 육안으로는 판단할 수 없을 경우, 화상 처리부(14)는 연산에 의해 양 화상간의 차분을 구해도 된다. 예를 들면 광을 조사하지 않을 때의 이차 전자 화상(도 4의 (a))의 픽셀(x, y)에 있어서의 신호량(S1(x, y))과, 광을 조사하고 있을 때의 이차 전자 화상(도 4의 (b))의 동(同) 픽셀(x, y)의 신호량(S2(x, y))과의 사이의 차(差) 신호(S(x, y))를 산출하는 것에 의해, 휘도차를 판별할 수 있다(S506).
화상 표시부(15)는 각 이차 전자 화상을 표시한다(S507). 차 신호(S(x, y))를 산출한 경우는, 차 신호 또는 차 신호를 픽셀값으로서 사용하는 차 신호 화상을 함께 표시해도 된다. 유저는 이차 전자 화상(및 차 신호(S))을 보면서, 광의 조사 위치와 일차 전자선의 조사 위치가 합치하도록 조정 기구(9)를 조정한다(S508).
도 5에 있어서는 우선 광(17)을 조사하고 있지 않은 기간에 이차 전자 화상을 취득하고, 다음으로 광을 조사하고 있는 기간에 이차 전자 화상을 취득하는 것으로 했지만, 이 순번은 반대여도 된다. 즉 광(17)을 조사하고 있지 않을 때의 휘도값과 조사하고 있을 때의 휘도값 사이의 차분이 구해지면 된다.
도 6은, 유저가 광 조사 위치를 조정하기 위해 사용하는 GUI(Graphic User Interface)의 예를 나타내는 도면이다. 도 6은, 위치 조정용 시료(10)의 일부에 광이 조사되고 있을 때의 예를 나타내고 있다. 매뉴얼로 조정할 때에는, 오른쪽 윈도우에 차 신호로부터 생성한 화상을 표시하고, 좌측에는 이차 전자 화상의 배율과 위치 조정용 시료(10)의 스테이지 위치 XY가 표시된다. 관찰 중인 배율에 연동해서, 이차 전자 화상의 스케일이 표시된다. 조사 위치 조정에 관해서는, AUTO 모드로 자동화해도 된다. AUTO 모드를 선택한 경우는, 전자선의 조사 영역과 관찰 영역을 고정하기 위한 스테이지 위치 Fix 버튼이 활성화된다. 이때 조사 위치 자동 조정 버튼도 활성화한다.
유저는 도 6의 화면 상에 있어서의 차 신호 화상에 의해, 전자선(16)의 조사 위치와 광(17)의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 파악할 수 있다. 즉 도 6의 차 신호 화상은, 양자의 위치가 합치해 있는지의 여부를 시사하는 정보를 제시하고 있게 된다. 마찬가지의 정보를 그 밖의 형태로 출력해도 된다. 예를 들면 스텝S503과 S505 각각의 이차 전자 화상을 병렬 표시해도 된다.
<실시형태 1 : 정리>
본 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(100)는, 일차 전자선을 조사함과 함께 광을 조사하고 있지 않을 때 취득한 이차 전자 화상(제1 관찰상)과, 일차 전자선을 조사함과 함께 광을 조사하고 있을 때 취득한 이차 전자 화상(제2 관찰상)과의 사이의 차분을 구하는 것에 의해, 일차 전자선의 조사 위치와 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 나타내는 정보를 구한다. 이것에 의해, 반사 전자를 결상하는 기구를 사용하지 않고, 이차 전자를 결상하는 기구를 이용해서, 일차 전자선의 조사 위치와 광의 조사 위치를 맞출 수 있다. 예를 들면 범용 SEM(주사 전자 현미경)에 있어서, 일차 전자선의 조사 위치와 광의 조사 위치를 맞출 수 있다.
본 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(100)는, 전극의 하부 구조로서 pn 접합을 갖는 위치 조정용 시료(10)를 사용하는 것에 의해, 광을 조사할지의 여부에 따라서 이차 전자 방출량을 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 광이 조사된 위치에 있어서의 이차 전자 화상의 휘도값을 그 이외의 위치로부터 구별할 수 있다. 따라서, 광의 조사 위치를 명확하게 식별할 수 있다. 또한 반사 전자를 검출하는 기구를 사용하지 않고 광의 조사 위치를 식별할 수 있다.
<실시형태 2>
도 7은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도이다. 본 실시형태 2에 있어서는, 위치 조정용 시료(10) 대신에 포토다이오드(70)를 사용한다. 포토다이오드(70)는, 수광한 광량을 전기 신호로 변환해서 출력한다. 본 실시형태 2에 있어서의 하전 입자선 장치(100)는 전류계(11)(광량 측정기)를 더 구비한다. 전류계(11)는, 포토다이오드(70)가 출력하는 전기 신호를 전류값으로서 계측하고, 그 계측 결과를 출력한다. 포토다이오드(70)의 수광 소자마다 전류계(11)를 설치해도 되고, 1개의 전류계(11)의 배선을 전환하는 것에 의해 각 수광 소자의 전류값을 측정해도 된다. 그 밖의 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.
포토다이오드(70)로서는, 감도 파장 영역이 광원(8)으로부터 발진되는 전자파의 파장역과 맞는 것을 이용한다. 포토다이오드(70)에 입사하는 광량이 큰 경우는, 소자의 고장을 피하기 위해, 광원(8)의 출력을 조정하거나, 광로에 에너지 필터 등을 설치해서 광량을 가변으로 해도 된다. 광량을 변경하는 수단으로서는, (a) 광원(8) 그 자체의 강도를 변경하는 것, (b) 에너지 필터를 설치하는 것, (c) 렌즈 등에 의해서 광을 집광시키는 것에 의해 집광 위치의 광량을 올리는 것, (d) 핀 홀이나 가변 조리개 등에 의해서 광량을 조정하는 것 등을 들 수 있다.
도 8은, 시료 스테이지(6) 주변의 확대도이다. 포토다이오드(70)와 시료(4)를 함께 시료 스테이지(6) 상에 탑재한다. 광(17)이 조사되는 위치의 높이가 변하면, 광(17)의 초점 위치가 바뀌어 버리므로, 포토다이오드(70)의 소자 표면은 시료(4)의 표면과 높이를 맞춘다. 도 8의 (a)와 같이, 전자선(16)과 광(17)을 차례로 포토다이오드(70)에 조사해서 양자의 조사 위치를 조정한 후(조정 수순은 후술함), 도 8의 (b)와 같이 시료 스테이지(6)를 평행 이동시키는 것에 의해, 광(17)의 조사 조건을 바꾸지 않고 시료(4)를 전자선(16)에 의해서 측정할 수 있다.
도 9는, 본 실시형태 2에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트이다. 도 9에 있어서 이하의 사항을 전제로 한다. 광(17)의 광 스폿은 원형이고, 포토다이오드(70)는 4분할된 수광 소자를 구비하고, 각 수광 소자가 출력하는 전류값이 동등할 때 광(17)은 포토다이오드(70)의 중심에 대해서 조사되고 있는 것으로 한다.
우선 시료 스테이지(6)를 이동시킨다(S901). 포토다이오드(70)의 표면의 높이에 따라서 광(17)의 집광 위치가 바뀌어 버리는 것을 방지하기 위해, 포토다이오드(70)의 이차 전자 화상을 관찰할 때에는, 시료(4)의 관찰에 있어서 사용하는 대물렌즈-시료간 거리(Working Distance : WD)와 포토다이오드(70)의 표면의 높이가 일치하도록, 시료 스테이지(6)를 미리 설정해둔다(S902).
유저는, 화상 표시부(15)에 표시된 포토다이오드(70)의 이차 전자 화상을 보면서, 전자선(16)의 조사 영역이 포토다이오드(70)의 중심에 오도록 시료 스테이지(6)를 조정한다(S903). 시료 스테이지(6)의 위치가 결정되면, 전자선(16)의 조사를 멈춘다(S904). 전자선(16)의 조사 정지는, 안정적인 조사를 유지하기 위해, 전자원(1)의 정지가 아닌, 차폐물의 삽입 또는 편향 전압에 의해서 실시하는 것이 바람직하다.
광원(8)으로부터 광(17)을 발진시켜서 포토다이오드(70)에 조사한다(S905). 각 수광 소자는, 수광한 광량을 전기 신호로 변환하고, 전류계(11)는 각 수광 소자에 흐른 전류값을 계측한다(S906). 각 수광 소자의 전류값이 동등하면(S907 : Y), 전자선(16)의 조사 위치와 광(17)의 조사 위치가 일치해 있는 것으로 간주하고, 본 플로 차트를 종료한다. 각 수광 소자의 전류값이 동등하지 않은 경우는(S907 : N), 유저는 조정 기구(9)를 사용해서 광(17)의 광축을 조정한다(S908). 각 수광 소자의 전류값이 동등해질 때까지 S906∼S909를 반복한다,
도 10은, 조사 위치를 조정하는 과정을 설명하는 이미지도이다. 포토다이오드(70)는 4개의 수광 소자(A∼D)로 분할되어 있고, 전류계(11)는 수광 소자(A∼D) 각각에 흐른 전류값을 계측한다. 각 수광 소자간에는 슬릿(22)이 형성되어 있고, 광(17)의 광 스폿은 슬릿(22)의 치수 이상의 광 직경을 지니는 것을 상정하고 있다.
도 10의 (a)와 같이, 전자선 조사 영역(23)과 광 조사 영역(24)이 일치해 있지 않을 경우, 각 수광 소자가 수광하는 광량은 동등하지 않으므로, 전류값의 대소는 예를 들면 A>B>C=D=0이라는 관계로 나타난다. 도 9의 플로를 실시해서 조사 위치를 조정한 후는, 도 10의 (b)와 같이, 각 수광 소자가 수광하는 광량이 동등해져, 전류값의 대소 관계는 A=B=C=D로 된다.
조사하는 광이 타원형일 경우, 타원을 2분할하는 첫 번째의 분할선은, 분할한 2개의 영역의 전류값이 동등해지도록 한다. 도 10의 경우, 예를 들면 A+C의 전류값과 B+D의 전류값이 동등해지도록 시료 스테이지(6)를 이동시켜서 포토다이오드(70)의 위치를 어느 1축 방향으로 조정한다. 다음으로, 첫 번째의 분할선에 대해서 직교하는 두 번째의 분할선을 결정하기 위해, A+B의 전류값과 C+D의 전류값이 동등해지도록 시료 스테이지(6)를 이동시켜서 포토다이오드(70)의 위치를 조정한다. 이때, 대각(對角) 상에 있는 소자의 전류값은 동등해지고(A=D, B=C) 이 점을 광의 조사 위치 중심으로 정의해서 광 조사 위치를 결정한다.
유저가 포토다이오드(70)의 위치를 조정할 때, 그 작업을 어시스트하는 정보를 화상 표시부(15) 상에 표시하는 등에 의해서 출력해도 된다. 예를 들면 각 수광 소자(A∼D)의 전류값을 표시하는 것에 의해, 광(17)의 조사 위치가 어느 한쪽 방향에 치우쳐 있는지를 식별할 수 있다. 그 외 적당한 정보에 의해, 전자선(16)의 조사 위치와 광(17)의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 시사해도 된다.
<실시형태 2 : 정리>
본 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(100)는, 포토다이오드(70)의 이차 전자 화상을 사용해서 전자선(16)의 조사 위치를 조정함과 함께, 포토다이오드(70)에 의한 광(17)의 광량의 계측 결과를 사용해서 광(17)의 조사 위치를 조정한다. 이것에 의해, 반사 전자를 결상하는 기구를 사용하지 않고, 이차 전자를 결상하는 기구를 이용해서, 일차 전자선의 조사 위치와 광의 조사 위치를 맞출 수 있다. 예를 들면 범용 SEM(주사 전자 현미경)에 있어서, 일차 전자선의 조사 위치와 광의 조사 위치를 맞출 수 있다.
<실시형태 3>
도 11은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 하전 입자선 장치(100)가 구비하는 가동 조리개 판(29)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태 3에 있어서, 시료 스테이지(6)에는 지지대(28)가 고정되어 있고, 지지대(28)에는 가동 조리개 판(29)이 고정되어 있다. 가동 조리개 판(29)은, 광(17)이 통과하는 조리개 구멍(25)의 사이즈를 변경할 수 있다. 예를 들면 사이즈가 서로 다른 조리개 구멍(25)을 사이즈가 큰 순으로 구멍(25a), 구멍(25b), 구멍(25c), 구멍(25d)으로 해서 도 11과 같이 복수 형성해서 가동 조리개 판(29) 본체를 이동시키는 것에 의해, 어느 하나의 사이즈의 조리개 구멍(25)을 선택할 수 있다. 혹은 조리개 구멍(25) 자체의 사이즈가 가변이어도 된다. 조리개 구멍(25)을 통과한 광(17)은, 조리개 구멍(25)의 아래에 위치하는 포토다이오드(70)에 의해 검출되고, 전류계(11)에 의해 광량이 측정된다.
포토다이오드(70)는, 1개여도 되고, 각 조리개 구멍(25)의 아래에 각각 배치해도 된다. 포토다이오드(70)가 1개일 경우, 가동 조리개 판(29)은, 지지대(28)를 기준으로 해서 움직일 수 있다. 포토다이오드(70) 대신에, 광(17)을 검출할 수 있는 그 외 소자를 사용해도 된다. 예를 들면 서멀 센서, 에너지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한 전류계(11) 대신에, 광량을 측정할 수 있는 그 외 계측기를 사용할 수도 있다. 예를 들면 파워미터 등을 사용할 수 있다. 후술하는 도 13의 구성예에 있어서도 마찬가지이다. 이하에서는 설명의 편의상, 도 11에 나타내는 바와 같이 포토다이오드(70)와 전류계(11)를 사용하는 것으로 한다. 그 밖의 구성은 실시형태 2와 마찬가지이다.
도 12는, 본 실시형태 3에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트이다. 우선 시료 스테이지(6)를 이동시키고(S1201), 유저가 화상 표시부(15)에 표시된 이차 전자 화상을 보면서 전자선(16)의 주사 영역의 중심에 조리개 구멍(25)의 중심을 맞춘다(S1202). 시료 스테이지(6)의 위치가 결정되면, 전자선(16)의 조사를 멈춘다(S1203).
광원으로부터 광(17)을 발진시켜서 조리개 구멍(25)에 조사한다(S1204). 조리개 구멍(25)을 통과한 광(17)을 포토다이오드(70)에 의해서 검지하고, 전류계(11)에 의해 광량을 측정한다(S1205). 유저는, 광량이 적당한지의 여부를 판단한다(S1206). 광량이 적당한 값이면(S1206 : Y), 전자선(16)의 조사 위치와 광(17)의 조사 위치가 적당한(합치해 있음) 것으로 간주해서 본 플로 차트를 종료한다. 광량이 불충분하면(S1206 : N), 유저는 조정 기구(9)에 의해 광축을 조정한다(S1207). 광량이 적당한 값인지의 여부는, 예를 들면 조리개 구멍(25)의 개구 직경과 적당한 광량의 범위 사이의 대응 관계를 미리 파악해두고, 이 관계에 따라서 판단하면 된다.
조리개 구멍(25)이 복수 있을 경우, 우선 가장 큰 구멍 직경의 조리개 구멍(25a)에 대해서 도 12의 플로 차트를 실시하는 것에 의해 간이적으로 광량을 조정하는 것이 바람직하다. 광을 집광시킨 경우나 조사하는 광량을 줄이고자 할 경우에는, 구멍 직경이 더 작은 조리개 구멍(25b)으로 변경해서 도 12의 플로 차트를 실시한다. 이 반복을 사이즈가 더 작은 조리개 구멍(25c, 25d)에 대해서도 행해 가는 것에 의해, 광의 조사 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 13은, 가동 조리개 판(29) 대신에 차광판(30)을 구비하는 구성예를 나타낸다. 차광판(30)은, XYZ 방향으로 이동하는 것에 의해, 광(17)을 차광하는 면적을 바꿀 수 있다. 예를 들면 도 13에 나타내는 바와 같이, 나이프 에지 형상으로 형성된 차광판(30)을 사용할 수 있다. 차광판(30)의 하부에는 포토다이오드(70)가 배치되어 있고, 차광판(30)에 의해서 차폐되지 않고 포토다이오드(70)에 도달한 광량이 측정된다.
차광판(30)의 이동 거리에 대해서 전류계(11)가 측정한 광량을 플롯하면, 예를 들면 가우시안 같은 강도 분포가 측정되고, 반값 전폭(FWHM : Full Width Half Maximum) 등 임의의 정의로 광 직경을 구할 수 있다. 광 스폿의 형상이 타원인 경우는, 장축 방향과 단축 방향 각각에 대하여 광량을 측정할 필요가 있다. 차광판(30)을 사용하는 경우에 있어서도 도 12와 마찬가지로, 적당한 광량과 차광 면적 사이의 대응 관계를 사용할 수 있다.
도 14는, 전자선 조사 영역(23)을 조리개 구멍(25)의 중심에 맞출 때의 조작 화면이다. 이차 전자상을 관찰하면서 조리개 구멍(25)의 중심에 전자선 조사 영역(23)의 중심이 오도록 시료 스테이지(6)를 이동시키면, 원형의 조리개가 이차 전자 화상으로서 관찰된다. 화면 좌측은 이때의 이차 전자선의 관찰 조건으로서, 배율이나 시료 스테이지의 상대 위치(X), 상대 위치(Y)를 이차 전자 화상과 연동해서 표시한다. 화면 좌측에서 선택한 배율에 대응해서, 이차 전자 화상의 스케일이 변동한다. 이것에 의해 관찰하고 있는 조리개 구멍(25)의 직경을 파악할 수 있다.
도 15는, 조리개 구멍(25)을 통과한 광의 광량을 측정하면서 광축을 조정할 때의 조작 화면이다. 본 조작 화면은, 전류계(11)가 측정한 광량을 리얼타임으로 표시한다. 유저는 미러 위치를 조정하면서 광량이 적당해지도록 조작한다. 차광판(30)을 이용한 광 직경 측정 시에는, 광의 형상, 이동 거리, 광 조사 직경(X), 광 조사 직경(Y)이 활성화된다. 차광판(30)의 이동 거리에 대응해서 전류계(11)가 측정한 광량이 플롯되고, 오른쪽 윈도우에 표시된다. 본 화면이 표시하는 광량은, 전자선(16)의 조사 위치와 광(17)의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 표시하는 정보로서 사용할 수 있다.
<실시형태 3 : 정리>
본 실시형태 3에 따른 하전 입자선 장치(100)는, 가동 조리개 판(29) 또는 차광판(30)에 대해서 전자선(16)의 조사 위치를 맞춘 뒤에, 광량이 적당한지의 여부에 의거해, 광(17)의 조사 위치를 전자선(16)의 조사 위치와 맞춘다. 이것에 의해, 실시형태 2에서 설명한 포토다이오드(70)보다도 큰 영역에 광을 조사하는 경우여도, 간편하게 조사 위치를 맞출 수 있다.
<실시형태 4>
도 16은, 본 발명의 실시형태 4에 따른 하전 입자선 장치(100)의 구성도이다. 본 실시형태 4에 있어서는, 광(17)의 조사 위치를 전자선(16)의 조사 위치에 대해서 자동적으로 맞춘다. 이하에서는 실시형태 2에서 설명한 구성에 부가해서 광 조사 기구 제어부(18)를 구비하는 예를 사용해서 설명한다.
광 조사 기구 제어부(18)는, 전류계(11)에 의한 계측값에 따라서 조정 기구(9)를 제어하는 것에 의해, 광(17)의 조사 위치를 전자선(16)의 조사 위치와 맞추도록 제어한다. 구체적으로는, 전자선(16)의 조사 위치를 포토다이오드(70)의 중심에 맞춘 뒤에, 광(17)이 포토다이오드(70)의 중심에 대해서 조사되도록, 조정 기구(9)를 제어한다. 광 조사 기구 제어부(18)는, 예를 들면 전동 액츄에이터 등을 사용해서 미러의 위치나 각도를 조정하는 것에 의해, 조정 기구(9)를 제어한다. 구체적인 제어 수순은 후술한다.
도 17은, 본 실시형태 4에 있어서의 하전 입자선 장치(100)의 동작 수순을 설명하는 플로 차트이다. 스텝S1701∼S1707은 도 9의 스텝S901∼S907과 같으므로, 이하에서는 스텝S1708 이후에 대하여 설명한다. 스텝S1707에 있어서 각 수광 소자의 전류값이 동등하지 않은 경우는, 이하의 구분에 의해 스텝S1708∼S1709를 실시하거나 또는 스텝S1710∼S1711을 실시한다.
수광 소자(A)와 수광 소자(C)에 흐르는 전류값 합계가, 수광 소자(B)와 수광 소자(D)에 흐르는 전류값 합계보다도 큰 경우(S1708), 광(17)은 수광 소자(AC) 측으로 기울어져 있게 된다. 따라서 광 조사 기구 제어부(18)는, 미러의 경사각을 X축 방향으로 움직여서 수광 소자(BD) 측으로 광(17)을 기울인다(S1709). 수광 소자(BD)의 전류값 합계가 수광 소자(AC)의 전류값 합계보다도 큰 경우도, 마찬가지로 수광 소자(AC) 측으로 광(17)을 기울인다.
수광 소자(A)와 수광 소자(B)에 흐르는 전류값 합계가, 수광 소자(C)와 수광 소자(D)에 흐르는 전류값 합계보다도 큰 경우(S1710), 광(17)은 수광 소자(AB) 측으로 기울어져 있게 된다. 따라서 광 조사 기구 제어부(18)는, 미러의 경사각을 Y축 방향으로 움직여서 수광 소자(CD) 측으로 광(17)을 기울인다(S1711). 수광 소자(CD)의 전류값 합계가 수광 소자(AB)의 전류값 합계보다도 큰 경우도, 마찬가지로 수광 소자(AB) 측으로 광(17)을 기울인다.
실시형태 1에서 설명한 위치 조정용 시료(10)를 사용하는 경우에 있어서도, 광 조사 기구 제어부(18)가 이하의 수순을 실시하는 것에 의해 광(17)의 조사 위치를 자동 조정할 수 있다. 광(17)을 조사하고 있을 때 위치 조정용 시료(10)의 이차 전자 화상을 취득하면, 도 4에서 설명한 바와 같이 밝은 부분과 어두운 부분이 생긴다. 양자의 경계 부분을 화상 상에서 검출하는 것에 의해, 광(17)의 조사 위치를 이동시켜야 할 방향을 알 수 있다. 예를 들면 도 4의 (b)와 같은 이차 전자 화상이 얻어진 경우, 경계 부분을 원호의 일부로 간주하면 광(17)의 중심 위치를 추정할 수 있으므로, 그 중심 위치를 위치 조정용 시료(10)의 중심으로 이동시키는 바와 같은 벡터를 구할 수 있다. 광 조사 기구 제어부(18)는 그 이동 벡터에 따라서 광(17)의 조사 위치를 조정하도록, 조정 기구(9)를 제어한다.
실시형태 1에서 설명한 위치 조정용 시료(10)를 사용하는 경우에 있어서, 광(17)의 조사 위치를 고정해서 전자선(16)의 조사 위치를 자동으로 조정할 경우, 광 조사 기구 제어부(18)는 이하의 수순을 실시하면 된다. 위치 조정용 시료(10)의 어두운 부분과 밝은 부분 사이의 경계를 검출하는 것에 의해 광(17)의 중심 위치를 추정하고, 그 중심 위치와 위치 조정용 시료(10)의 중심이 합치하도록 편향기(2) 또는 시료 스테이지(6)를 구동한다. 미세 조정이 필요한 경우는 조정 기구(9)를 보조적으로 사용해도 된다.
실시형태 3에서 설명한 가동 조리개 판(29) 또는 차광판(30)을 사용하는 경우에 있어서도, 광 조사 기구 제어부(18)는 광량이 적당해지도록 광(17)의 조사 위치를 자동 조정할 수 있다. 예를 들면 광(17)의 조사 위치를 조리개 구멍(25)의 주변에서 주사하는 것에 의해, 적당한 광량이 얻어지는 조사 위치를 탐색할 수 있다.
<실시형태 4 : 정리>
본 실시형태 4에 따른 하전 입자선 장치(100)는, 위치 조정용 시료(10)에 대한 또는 포토다이오드(70)에 대한 광(17)의 조사 위치를 산출하는 것에 의해, 광(17)의 조사 위치를 자동 조정할 수 있다. 이것에 의해 예를 들면 원격 조작으로 광(17)의 조사 위치를 자동 조정할 수 있다.
<본 발명의 변형예에 대하여>
본 발명은, 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 부가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
이상의 실시형태에 있어서는, 범용형의 주사형 전자현미경(SEM)에 대해서 본 발명을 적용한 구성예를 설명했지만, 그 밖의 하전 입자선 장치에 있어서도 본 발명을 사용할 수 있다. 예를 들면 집속 이온 빔 장치에 대해서 본 발명을 적용하는 것을 생각할 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서는, 전자선(16)의 위치 어긋남이 nm오더, 광(17)의 위치 어긋남이 ㎛∼mm오더, 위치 조정용 시료(10)와 시료(4)의 사이즈가 mm오더인 것을 상정하고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 이들 이외의 사이즈에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있다.
실시형태 1에 있어서, 광(17)을 조사하고 있는 기간과 조사하고 있지 않은 기간 사이에 있어서의 이차 전자 화상의 휘도차를 사용하는 것을 설명했다. 광(17)의 광량이나 에너지를 변화시키는 것에 의해 휘도차가 생기는 것이면, 반드시 광(17)을 완전히 OFF하지 않고도 실시형태 1과 마찬가지의 수순을 실시할 수 있다. 즉, 광(17)의 광량이나 에너지가 큰 기간과 작은 기간 사이에서 이차 전자 화상의 휘도값에 따라서 광(17)의 조사 위치를 특정하면 된다.
실시형태 2에 있어서, 광(17)을 포토다이오드(70)에 대해서 조사할 때에는, 전자선(16)을 정지하는 편이 보다 정확한 계측 결과를 얻을 수 있지만, 반드시 이것으로 한정되는 것은 아니다. 전자선(16)의 유무에 상관없이, 수광 소자(A∼D)의 전류값이 동등한 것이 판명되면, 광(17)의 조사 위치는 포토다이오드(70)의 중심에 합치해 있는 것으로 판단할 수 있기 때문이다.
1 : 전자원 2 : 편향기
3 : 전자 렌즈 4 : 시료
5 : 시료 홀더 6 : 시료 스테이지
7 : 이차 전자 검출기 8 : 광원
9 : 조정 기구 10 : 위치 조정용 시료
11 : 전류계 12 : 진공 챔버
13 : 제어부 14 : 화상 처리부
15 : 화상 표시부 16 : 전자선
17 : 광 22 : 슬릿
25 : 조리개 구멍 27 : 광량 측정기
28 : 지지대 29 : 가동 조리개 판
30 : 차광판 31 : 패턴
32 : 절연막 33 : 전극
34 : p형 반도체 35 : n형 반도체
36 : 반도체 기판 37 : 이차 전자 화상
38 : 이차 전자 화상 70 : 포토다이오드

Claims (15)

  1. 시료에 대해서 일차 하전 입자선을 조사하는 하전 입자원,
    상기 시료를 탑재하는 시료 스테이지,
    상기 시료에 대해서 상기 일차 하전 입자선을 조사하는 것에 의해 상기 시료로부터 방출되는 이차 하전 입자를 검출하는 검출기,
    상기 검출기가 검출한 상기 이차 하전 입자에 의거해 상기 시료의 관찰상을 취득하는 화상 처리부,
    상기 시료에 대해서 광을 조사하는 광원
    을 구비하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 시료에 대해서 상기 일차 하전 입자선을 조사함과 함께 상기 광을 조사하고 있지 않은 제1 기간에 있어서 상기 검출기가 검출한 상기 이차 하전 입자에 의거해 상기 시료의 제1 관찰상을 취득하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 시료에 대해서 상기 광을 조사함과 함께 상기 일차 하전 입자선을 조사하고 있는 제2 기간에 있어서 상기 검출기가 검출한 상기 이차 하전 입자에 의거해 상기 시료의 제2 관찰상을 취득하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 제1 관찰상과 상기 제2 관찰상 사이의 차분을 산출하는 것에 의해, 상기 시료 상에 있어서의 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 시사하는 조사 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 화상 처리부가 취득하는 관찰상을 표시하는 화상 표시부를 더 구비하고,
    상기 화상 표시부는, 상기 제1 관찰상, 상기 제2 관찰상, 상기 제1 관찰상과 상기 제2 관찰상 사이의 차분을 나타내는 차분 화상 중 적어도 어느 하나를 표시하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화상 처리부는, 상기 제1 관찰상의 각 픽셀의 신호량과 상기 제2 관찰상의 각 픽셀의 신호량 사이의 차분에 의거해, 상기 시료에 있어서의 상기 광의 조사 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 시료에 대한 상기 광의 조사 위치를 이동시키는 조정 기구를 더 갖고,
    상기 조정 기구는, 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치를 기준으로 해서, 미러 또는 집광 렌즈에 의해 상기 광의 조사 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는, 상기 일차 하전 입자선을 편향시키는 편향기를 구비하고,
    상기 미러는, 상기 편향기와 상기 시료 스테이지 사이에 설치되어 있고,
    상기 미러는, 상기 일차 하전 입자선을 통과시키는 구멍을 갖고,
    상기 미러는, 비자성(非磁性)의 도체 재료에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시료 스테이지는, 상기 광의 조사 위치를 특정하기 위해 사용하는 조정용 시료를 탑재하고 있고,
    상기 조정용 시료는, 반도체 기판 상에 복수의 전극의 패턴을 갖고, 상기 패턴의 하층 구조에 P형 반도체와 N형 반도체로 이루어지는 PN 접합 구조를 갖고,
    상기 화상 처리부는, 상기 제1 관찰상으로서 상기 조정용 시료의 관찰상을 취득한 후에, 상기 제2 관찰상으로서 상기 조정용 시료의 관찰상을 취득하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 조사 위치 정보로서, 상기 제2 관찰상에 있어서 상기 제1 관찰상보다도 휘도값이 높은 부분을 나타내는 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광의 에너지는, 상기 조정용 시료의 밴드갭 에너지보다 높고, 상기 조정용 시료의 일함수보다 낮은 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    각 상기 전극의 측면은 절연막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 광을 조사하는 위치를 조정하는 조정 기구를 더 구비하고,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 조정 기구를 제어하는 조정 기구 제어부를 더 구비하고,
    상기 조정 기구 제어부는, 상기 차분이 작아지도록 상기 조정 기구를 제어하는 것에 의해, 상기 시료 상에 있어서의 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치를 합치시키는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  10. 대상물에 대해서 일차 하전 입자선을 조사하는 하전 입자원,
    상기 대상물을 탑재하는 시료 스테이지,
    상기 대상물에 대해서 상기 일차 하전 입자선을 조사하는 것에 의해 상기 대상물로부터 방출되는 이차 하전 입자를 검출하는 검출기,
    상기 검출기가 검출한 상기 이차 하전 입자에 의거해 상기 대상물의 관찰상을 취득하는 화상 처리부,
    상기 대상물에 대해서 광을 조사하는 광원,
    상기 대상물에 대해서 조사되는 광량을 측정하는 광량 측정기
    를 구비하고,
    상기 화상 처리부는, 대상물에 대해서 상기 일차 하전 입자선을 조사함과 함께 상기 광을 조사하고 있지 않은 기간에 있어서 상기 검출기가 검출한 상기 이차 하전 입자에 의거해 상기 대상물의 관찰상을 취득하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 관찰상과, 상기 광량 측정기에 의한 측정 결과를 사용해서, 상기 대상물 상에 있어서의 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치가 합치해 있는지의 여부를 시사하는 조사 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 대상물은, 포토다이오드에 의해서 구성되어 있고,
    상기 광량 측정기는, 상기 포토다이오드가 출력하는 전류를 계측하는 전류계이고,
    상기 포토다이오드는, 중심 대칭이고 또한 등면적의 복수 영역으로 분할된 포토다이오드 소자를 갖고,
    각 상기 포토다이오드 소자간에는 슬릿이 형성되고,
    상기 광원은, 상기 슬릿의 치수 이상의 광 직경을 갖는 상기 광을 출사하고,
    각 상기 포토다이오드 소자는, 입사한 광의 광량을 나타내는 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 일차 하전 입자선을 편향시키는 편향기를 더 구비하고,
    상기 편향기는, 상기 포토다이오드의 중심에 상기 일차 하전 입자선이 조사되도록 상기 일차 하전 입자선을 편향시키고,
    상기 화상 처리부는, 상기 일차 하전 입자선이 상기 포토다이오드의 중심에 조사되고 있을 때의 상기 관찰상과, 상기 광량 측정기에 의한 측정 결과를 사용해서, 상기 조사 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는, 상기 광원과 상기 광량 측정기 사이에 배치되고, 상기 광을 통과시키는 조리개 구멍을 갖는 조리개 판을 더 구비하고,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 광원이 출사하는 광량을 제어하는 광량 제어부를 더 구비하고,
    상기 광량 제어부는, 상기 조리개 구멍을 통과한 상기 광의 광량이, 상기 조리개 구멍의 개구 직경에 대응하는 소정 범위 내인지의 여부에 따라서, 상기 광원이 출사하는 광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는, 상기 광원과 상기 광량 측정기 사이에 배치되고, 상기 광을 차단하는 차광판을 더 구비하고,
    상기 차광판은, 상기 광을 차단하는 면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있고,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 광원이 출사하는 광량을 제어하는 광량 제어부를 더 구비하고,
    상기 광량 제어부는, 상기 차광판을 통과한 상기 광의 광량이, 상기 차광판에 의해서 차단되는 상기 광의 면적에 대응하는 소정 범위 내인지의 여부에 따라서, 상기 광원이 출사하는 광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 광을 조사하는 위치를 조정하는 조정 기구를 더 구비하고,
    상기 하전 입자선 장치는 상기 조정 기구를 제어하는 조정 기구 제어부를 더 구비하고,
    상기 조정 기구 제어부는, 각 상기 포토다이오드 소자가 출력하는 전류가 동등해지도록 상기 조정 기구를 제어하는 것에 의해, 상기 대상물 상에 있어서의 상기 일차 하전 입자선의 조사 위치와 상기 광의 조사 위치를 합치시키는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
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