WO2012023354A1 - 電子線装置 - Google Patents

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WO2012023354A1
WO2012023354A1 PCT/JP2011/065547 JP2011065547W WO2012023354A1 WO 2012023354 A1 WO2012023354 A1 WO 2012023354A1 JP 2011065547 W JP2011065547 W JP 2011065547W WO 2012023354 A1 WO2012023354 A1 WO 2012023354A1
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electron beam
sample
beam apparatus
probe
electrons
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卓 大嶋
道夫 波田野
英郎 森下
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J2237/20221—Translation

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam apparatus such as a low-acceleration scanning electron microscope in which an electron beam is incident on a sample with low acceleration.
  • the scanning electron microscope is used for observing samples in many directions because it can see the fine structure.
  • SEM scanning electron microscope
  • the sample is less damaged, and the electron beam penetration depth is small, so that the surface nanostructure can be observed. It is extremely useful for its merit that it is easy to observe samples that are easily charged because there are conditions to balance the amount of emitted electrons.
  • a technique for suppressing the chromatic aberration is essential for high-resolution observation.
  • One of them is a semi-in lens or a snorkel lens in which an on-axis magnetic field peak is obtained on the sample side of the objective lens by devising the magnetic path of the objective lens.
  • Another technique is a retarding method that generates an electric field that decelerates an electron beam of a probe between a sample and an objective lens (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a negative voltage is applied to the sample.
  • the energy passing through the objective lens can be increased even if the energy incident on the sample is reduced, the chromatic aberration of the objective lens is reduced.
  • high-resolution observation can be realized even at low incident energy.
  • SE secondary electrons
  • BSE backscattered electrons
  • Patent Document 1 uses another lens provided on the electron source side of the objective lens or a detection ExB field (a state in which the electric field and the magnetic field are orthogonal), and changes the trajectory due to the difference in energy. Thus, a method of discriminating is disclosed.
  • the user wants to change the energy incident on the sample for observation, but for this purpose, the acceleration voltage of the probe electron beam is changed.
  • the conditions of the electron optical system change, it is necessary to readjust. It took time and skill to change the focus, astigmatism, field of view, contrast and brightness of the image.
  • it is easy to have a function to automate these it is difficult to cope with all the assumed cases, it becomes a response under limited conditions, and the cost of the equipment becomes high, and it becomes expensive was there.
  • Patent Document 1 when trying to discriminate energy generated at the time of retarding under higher resolution conditions in order to meet demands that are expected to increase in the future, there are cases where energy discrimination is not always successful depending on the sample. I understood it. Many have found that the retarding field formed is not necessarily axisymmetric.
  • Patent Document 2 discloses that a retarding voltage is slightly changed and adjustment is performed by an electromagnetic field aligner so that image movement is minimized.
  • condition adjusted in this method is established in the case of a specific retarding electric field and incident energy, and needs to be adjusted every time the condition changes. Furthermore, there is a concern that energy discrimination with high resolution is difficult for the following reasons. That is, it is not always a preferable condition for the generated SE because the energy is different.
  • BSE the alignment performed by a magnetic field does not follow the same trajectory as the probe electrons in the reverse direction, but rather takes a trajectory that is more off-axis.
  • An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus that can reduce the influence of the non-axial symmetry of the retarding electric field and can acquire information by energy discrimination under low acceleration and high resolution conditions.
  • the main feature of the present invention is that the electron beam apparatus has means for visualizing the axis deviation of the retarding electric field and means for adjusting the axis deviation by changing the tilt of the sample stage.
  • the means for visualizing the misalignment of the retarding electric field which is the above feature, and the means for adjusting the misalignment by changing the tilt of the sample stage, the field deviation due to the retarding electric field and the misalignment of the detection electron trajectory are reduced. Therefore, an electron beam apparatus capable of acquiring information by energy discrimination under low acceleration and high resolution conditions can be provided.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an electron beam apparatus (scanning electron microscope system) according to a first embodiment.
  • the electron beam apparatus which concerns on a 1st Example it is a SEM image for demonstrating visualization of the axis shift of a retarding electric field.
  • the electron beam apparatus which concerns on a 1st Example it is a perspective view of the sample stand for demonstrating the axis offset adjustment of a retarding electric field.
  • An example of the operation panel of the axis deviation visualization means and axis deviation adjustment means of the retarding electric field in the electron beam apparatus according to the first embodiment is shown.
  • It is a schematic sectional drawing which shows the other structural example of the principal part (inside of a housing
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the other structural example of the principal part (inside of a housing
  • FIG. 1 Schematic diagram of an SEM image showing an example of the adjusted state
  • (d) is a perspective view showing the movement of the sample stage when adjusting from the (a) state to the (b) state
  • (e) is the (b) state.
  • (C) is a perspective view showing the movement of the sample stage when adjusting to the state (c)
  • (f) is a cross-sectional view of the sample with an axial deviation
  • (g) is a cross-sectional view of the sample with the axial deviation adjusted
  • ( h) shows a flowchart for adjusting the misalignment.
  • FIG. 1A is a conceptual diagram of a scanning electron microscope (SEM) system that is one of the electron beam apparatuses according to the first embodiment.
  • SEM scanning electron microscope
  • This is a sample stage mechanism (5) in which an electron gun 13, a condenser lens 30, an electron lens as an objective lens 3, a deflector 2, a detector 7 for secondary electrons and reflected electrons, and a sample 4 are placed and moved to determine an observation region. 8, 12), vacuum container (housing) 72, SEM image display device 14, controller 80 for controlling the entire SEM, vacuum exhaust equipment (not shown), vibration isolation mechanism (not shown), and the like. .
  • the electron gun 13 corresponds to any of various electron sources 70 such as CFE (Cold Field Emission), SE (Schottky Emission), and thermionic Emission.
  • CFE Cold Field Emission
  • SE Schottky Emission
  • thermionic Emission the direction of the electron beam 1 serving as a probe is changed by the deflector 2, passes through the center of the objective lens 3, and converges and enters the sample 4 on the sample stage 5.
  • the objective lens 3 is the semi-in-lens type described above, and the main surface of the magnetic lens is closer to the sample 4 side than the objective lens 3 to reduce aberrations. Further, a negative voltage is applied to the sample stage 5 from a Vr power source (retarding power source) 11. This is because in order to reduce the chromatic aberration of the objective lens 3 at low acceleration (from 5 kV or less to about 10 V), the acceleration voltage V0 of the probe electron beam is set high in advance and is decelerated immediately before the sample by the potential of Vr. is doing. Therefore, an electric field is formed between the lower surface (0 V) of the objective lens.
  • Vr power source reference voltage
  • the secondary electrons 9 generated in the sample have a low initial velocity (a peak is about 2-3V), the secondary electrons 9 are accelerated by the electric field generated here and travel in the objective lens 3 in the opposite direction to the probe electron beam 1.
  • secondary electrons will be described, but reflected electrons can also be used.
  • the detector 7 uses an ET type detector, and includes a phosphor, a light guide, and a photomultiplier tube. That is, when the detection electrons 10 are incident on a phosphor applied with a bias voltage of about +10 kV, the generated light is converted into an electrical signal by a photomultiplier tube, appropriately amplified, and sent to the SEM controller, an SEM image of the sample is obtained. It is done.
  • the condition of the objective lens 3 is set so that the secondary electrons 9 are focused on the reflector 6. Under this condition, when the magnification of the trajectory by the deflector 2 is increased, the secondary electrons 9 are not detected when the secondary electrons 9 converge in the center hole of the reflector 6. The image becomes dark.
  • the secondary electrons 9 are detected when they hit the outside of the hole, a bright SEM image is obtained, and the inside of the hole is observed as a dark round hole. In some cases, as shown in FIG. 1B, a lot of detection electrons are generated only from this portion due to the edge effect at the edge (inner edge) 6a of the hole of the reflecting plate 6, so that a ring with a bright border is obtained.
  • the rotation and inclination of the sample stage 5 are adjusted, and the ring Make sure the structure is centered.
  • This rotation and tilting are performed by rotating the sample table 5 around the center O by the angle A with the vertical line AO as the central axis, and tilting the table by the angle ⁇ with the in-plane line QO as the axis. Point.
  • the center position of the rotation tilt is not necessarily the observation center due to the function of the sample stage 5, it is necessary to appropriately move the observation region by moving the x, y, and z axes, that is, up and down, left and right.
  • the sample stage 5 to which the retarding voltage Vr is applied in order to form this function is a conductive material, for example, aluminum, and there is no electrical contact with the inclined rotation mechanism 8 by the insulating holder 12. It is like that.
  • an operation panel as shown in FIG. 2 is provided on the operation screen of the SEM.
  • This function is used as an axis alignment when applying a retarding voltage in order to observe with low acceleration and high resolution.
  • the operator can easily align the axis while viewing the visualized image of the axis deviation of the retarding electric field.
  • this operation panel is displayed on the display device 14. Called in advance from the basic operation screen with commands or buttons.
  • the retarding voltage Vr is determined. This may already be applied, but acceleration may be set on this panel.
  • the acceleration setting slider 25 and the acceleration display window 24 display the energy incident on the current sample as acceleration.
  • a voltage Vr is applied.
  • the probe acceleration voltage V0 is displayed in the probe voltage display window 23.
  • this operation panel is displayed on the display device 14 here, it may be a dedicated operation panel.
  • the excitation current of the objective lens 3 and the diagram above it are not included so that the secondary electron 9 is focused on the reflector 6 as shown in FIG.
  • the image shown in FIG. 1B is displayed, and the rotation angle ⁇ and the inclination angle ⁇ of the sample stage 5 are adjusted by the inclination rotation mechanism 8 so that the image comes to the center (FIG. 1C).
  • This operation is performed by the axis adjustment unit 22 at the bottom of the panel in FIG.
  • a check box 221, a slider 222, a numerical value display window 223, and an increase / decrease button 224 are provided for rotation and inclination, respectively, and the check box 221 is checked to enable adjustment, and the slider 222 roughly adjusts rotation and inclination. I do.
  • an automatic alignment start button 21 may be installed and automatically adjusted by pressing this button.
  • the acceleration setting slider 25 in FIG. 2 is adjusted to change the acceleration voltage (in this case, the energy incident on the sample), the field of view is shifted. Since it does not occur or is extremely small, the same place can be observed by changing the incident energy. In this case, since the focus and the brightness of the detected electrons change, it is possible to acquire images with different incident energies in the same field of view simply by readjusting the focus, contrast, and brightness.
  • the adjustment of the focal point is performed by changing the excitation current of the objective lens 3.
  • the objective of observing information discrimination and electron beam incident energy easily under low acceleration and high resolution conditions, and means for visualizing the misalignment of the retarding electric field and the tilt of the sample stage. It was realized by having a means to adjust the axis deviation by changing.
  • the configuration of FIG. 1A is used, but the same effect can be obtained if the retarding method is used.
  • BSE is detected by the first reflecting plate 601
  • SE signal that has passed through the detector is detected by the second reflecting plate 602, it is performed once.
  • an image bound to the surface irregularity information of the SE is obtained.
  • the lens 300 may be inserted in an intermediate electron optical system. In this case, since the degree of freedom of the objective lens 3 is increased, high-resolution observation can be performed in a wider range.
  • ExB31 is placed immediately above the objective lens 3. This is because the electric field E and the magnetic field B are orthogonal to each other and perpendicular to the axis through which the probe electron beam 1 passes, and the intensity of E and B is affected by the probe electron beam 1 incident thereon. There is no combination chosen.
  • the incident probe electron beam 1 is not affected, but the electron beam generated from the sample and the low-speed electrons generated from the first reflector 601 are drawn to the plus side by the electric field E.
  • a first detector 701 which can detect low energy electrons.
  • the control mechanism of the sample stage with rotation and inclination each having one axis is used.
  • a sample stage mechanism 50 configured as shown in the schematic diagram of FIG. 5 may be used.
  • the z1 axis stage, the ⁇ x axis stage, the ⁇ y axis stage, the x axis stage, the y axis stage, and the z2 axis stage are stacked in order from the bottom.
  • the point O that does not move even when ⁇ x and ⁇ y rotate is on the axis of the probe electron beam 1.
  • the region of the sample on the sample stage 5 to be observed is determined by the respective axis stages of z, y, and z2, and ⁇ x and ⁇ y are adjusted while applying the retarding voltage and observing the axis deviation. At this time, since the observation area does not deviate, the observation can be performed immediately after alignment.
  • the distance WD between the sample stage 5 and the objective lens 3 that determines the resolution and field of view is adjusted by the z1-axis stage.
  • FIG. 6A shows a semiconductor detector 64, which is mainly made of Si.
  • Reference numeral 60 denotes a hole
  • reference numeral 61 denotes a dead zone
  • reference numeral 62 denotes a detection area
  • reference numeral 63 denotes a case.
  • FIG. 6B shows a scintillator 66 having a hole 60 in the center (phosphor that emits light upon incidence of an electron beam), and a light guide 65 that carries the emitted light to the outside is attached. Light is detected outside to form an image. In order for the phosphor to emit light, a certain amount of incident energy of electrons is required.
  • YAG Ce (yttrium, aluminum, garnet is doped with cerium) requires 5 kV or more, and secondary electrons are In order to detect, it is necessary to accelerate the secondary electrons to 5 kV or more, and this voltage may be given as a retarding voltage, or if a bias of about +3 kV is applied to the YAG detector itself, the retarding is applied. The same effect can be obtained when the voltage is 2 kV. In this case, in order not to affect the probe electron beam 1, a shield pipe such as a center hole and a shield such as a metal mesh above and below the detector are effective. If the phosphor emits light at a low speed, for example, P15 (ZnO), light is emitted even at 100 eV or less, so that a bias is unnecessary.
  • P15 ZnO
  • these detectors can be made thin, they are effective for detecting in narrow places. For example, it is good to use for SEM like FIG.
  • the backscattered electron BSE is detected exclusively by the semiconductor detector 64 placed under the objective lens 3 and SE is detected by the in-column detector, a lot of information can be obtained at one time.
  • the incident energy of the probe electron beam can be changed by the retarding voltage to observe a certain portion of the sample, pole surface information, internal crystal information, composition information, fine irregularities, charging information, etc. can be discriminated.
  • the visual field shift may be large in the extremely low acceleration region where the incident energy is 100 eV or less.
  • the axes should be aligned with the incident energy desired to be used.
  • the retarding voltage is the same as or slightly larger than the acceleration (the incident energy of the probe electron beam 1 to the sample is zero or minus)
  • the number of electrons incident on the sample decreases, and most of the electrons rebound by the electric field from the sample.
  • the axis may be aligned under mirror conditions. In this case, secondary electrons produced by electrons slightly incident on the sample are measured by the energy distribution of the probe electron beam 1, or an electron beam (mirror reflected electron beam) 40 reflected by a mirror as shown in FIG.
  • the intensity of secondary electrons (detection electrons) 10 generated from the objective lens 3 is preferably measured by the detector 7 by being converged on the lower surface of the objective lens 3.
  • Such an ultra-low acceleration electron beam is suitable for observation of molecules and atomic layers on the surface of a monolayer, measurement of fine flaws on an insulator surface, and the like.
  • the detector in the acceleration cylinder 73 in the column uses a scintillator 66 and a light guide 65.
  • the acceleration cylinder 73 and the scintillator 66 have a positive voltage for accelerating the probe electron beam 1 from 3 to 8 kV. Select and apply.
  • the secondary electrons 9 acquire the energy of the accelerating cylinder 73 and enter the scintillator 66, so that the secondary electrons 9 are effectively converted into light and converted into electric signals by the photomultiplier tube 71.
  • the semiconductor detector 64 placed directly under the objective lens mainly detects BSE.
  • the sample stage mechanism 50 using the retarding method is omitted as including an insulator, fine movement, tilt mechanism, and the like.
  • the axis alignment here is performed by looking at the position of the hole 60 in the SEM image by the scintillator 66. Alternatively, it may be performed at the position of the insensitive region in the lower semiconductor detector 64 close to the mirror condition. As an advantage in this case, aberration under low acceleration conditions is reduced, and high resolution is achieved. Furthermore, since the incident energy can be continuously changed by changing the retarding voltage, there is an advantage that image information can be obtained easily and in a more detailed incident energy condition in a short time.
  • the non-axial symmetry of the retarding electric field is provided by providing the means for visualizing the axial deviation of the retarding electric field and the means for adjusting the axial deviation by changing the inclination of the sample stage.
  • an electron beam apparatus that can reduce the influence of the above and can acquire information by energy discrimination under low acceleration and high resolution conditions.
  • an operation panel for controlling these means it is possible to easily reduce the axis deviation.
  • aligning the retarding electric field it is possible to suppress visual field shift due to a change in the retarding voltage (change in incident energy of the probe electron beam).
  • FIG. 8A is a conceptual diagram of a main part of the electron beam apparatus (scanning electron microscope system) according to the present embodiment.
  • the retarding power supply 11 includes a wobbler power supply 81 having a frequency f in addition to the constant voltage power supply 84, and a resistor 83 having a value of RL is inserted between the constant voltage power supply 84 and the sample stage 5.
  • the signal from the wobbler power supply 81 is transmitted to the sample stage 5 through the coupling capacitor 82 having the value of Cc.
  • the voltage of the sample stage is superimposed on the retarding voltage Vr by an AC signal having an amplitude (wobbler signal) Vw.
  • the wobbler signal Vw is about 20V to 10V with respect to the retarding voltage Vr of 1-2 kV.
  • the actual axis adjustment is performed according to the flow of FIG.
  • a voltage of 1-2 kV is applied to the sample stage 5 as a retarding voltage, and a region to be observed is determined by SEM observation at a low magnification. Switch on this to start the axis adjustment.
  • the window shown in FIG. 11A is displayed on the monitor and the wobbler button 100 is clicked, this is started by generating a start signal to the wobbler power supply 81 from the SEM controller 80 of FIG. 8A.
  • the amplitude voltage of the wobbler signal can be confirmed in the wobbler voltage window 101.
  • the sample table has a tilt ⁇ in one direction, and a mechanism of rotation ⁇ around the observation point O of the sample table and a line AO perpendicular to the sample point O and the sample table surface.
  • a fluctuation of about 10V amplitude is given by the wobbler.
  • the SEM image having a magnification of 3-6 ⁇ m in the field vibrates in a certain direction according to the axis deviation as shown in the schematic diagram of FIG. 9 (a). Show directions). This vibration direction corresponds to the inclination direction of the sample surface.
  • the rotation angle ⁇ of the sample stage is adjusted so as to be in the vertical direction (direction in which the sample stage can be tilted) in FIG. )). This adjustment is performed by the shaft adjustment unit 22 of the operation panel shown in FIG. 11A.
  • magnification is increased and the wobbler signal Vw is increased ( ⁇ 40 V) and adjusted, 0.5 ⁇ m or less is possible.
  • the voltage range in which the axes are aligned becomes narrow, so it is better to change the retarding voltage Vr and perform the axis alignment again when the axis deviation increases.
  • the range of incident energy is extended to the low acceleration side. After observation of 2 kV, it is preferable to align the axes as necessary when observing 100 V or 10 V.
  • the axis adjustment as shown in FIG. 9 may be performed again at a higher magnification.
  • the voltage amplitude (wobbler signal) Vw by the wobbler may be constant, but it is convenient if the user can select it.
  • a wobbler voltage window 101 is provided as shown in FIG. It is easy to use if it can be adjusted so that the width is just right.
  • This voltage setting may be selected from several dials, sliders, and switches.
  • the equivalent circuit of the AC as shown in FIG. 8C, is governed by the capacitance Cp of the sample stage, the relationship between the output voltage V 1 and the wobbler signal Vw of wobbler power module becomes the following equation.
  • the capacitor Cc is selected from a value sufficiently larger than Cp.
  • the capacitance here is 1.8 pF, and even if the capacitance such as wiring is included, Cp is less than the order of 10 pF.
  • the wobbler signal Vw is 90% or more of the amplitude of the output voltage V1 of the wobbler power supply module. This condition is CcR L > 1.6 / f from the equation (1). The frequency f is practically about 1 Hz, and CcR L > 1.6.
  • the RL corresponding to 10 nF to 50 pF is selected from 160 M to 32 G ⁇ or more according to the condition of CcR L > 1.6.
  • the probe current Ip is about 100 pA or less.
  • the probe current Ip is larger, the potential of the sample stage changes due to the voltage drop of R L Ip, and secondary electrons and reflections occur.
  • the potential fluctuates due to a change in the amount of electrons and the convergence condition is hindered the same effect can be obtained by using a smaller resistance and enlarging the capacitance of Cc.
  • the condition of R L Ip ⁇ 1 V is preferable. Therefore, RL ⁇ 10 M ⁇ and Cc> 160 nF are selected.
  • FIG. 8A is for visualizing the deviation of the axis by changing the retarding voltage, and the same effect can be obtained if the voltage can be changed using other means.
  • the output of the wobbler power supply 81 may be added to a model in which the output is variable as the constant voltage power supply 84 by the input voltage.
  • RL and Cc are unnecessary, but are used at a frequency of 1 Hz or less for the stability of the power source.
  • the voltage of the constant voltage power supply 84 is controlled by the control signal of the SEM controller, the same effect can be obtained by changing the voltage by this control signal.
  • FIG. 10A is a conceptual diagram of the vicinity of the sample stage including equipotential lines of the retarding electric field when observing the semiconductor substrate (sample).
  • the semiconductor substrate is often divided and the cross section thereof is observed.
  • a sample table 5 like a groove is prepared as shown in FIG. Then, the semiconductor cross-section sample 90 is placed on this. It is desirable that the surface be completely flat, but irregularities are generated when cleaving or fixing to a table.
  • FIG. 10B is a conceptual diagram in the vicinity of the sample showing a state before the axis adjustment of the retarding electric field.
  • the region to be observed as shown in FIG. 10B is in the vicinity of the device region 92 at the end of the semiconductor cross-sectional sample 90, and the equipotential line 91 of the retarding electric field is tilted.
  • the probe electron beam 1 is bent. Therefore, there are problems such as time-consuming searching for the field of view, resolution deterioration due to astigmatism and distortion, and secondary electron 9 moving away from the axis, making it difficult to observe the surface fine structure by secondary electrons. there were.
  • the incident energy condition with the smallest drift can be selected by changing the retarding voltage Vr. This is because there is an incident energy condition in which the amount of electrons emitted from the sample is equal to the amount of incident electrons.
  • the probe electron 1 is best when the oxide film, nitride film, or the like of silicon is on the surface, near 2 kV, near 1 kV when Si is on the surface, or 1 kV or less in the case of an organic film such as resist or polyimide.
  • the acceleration is preferably 2 kV or more, preferably 2.5-5 kV.
  • the present invention is effective for observation of the semiconductor cross-sectional sample even if it is applied to the electron optical system shown in FIGS. 1, 3, 4, and 7. It is effective because it can cope with various sample observations. For example, in the case of a flat sample such as a Si or glass substrate whose structure is difficult to see, it is effective to project the shape of the dead zone of the detector on the SEM image of Example 1.
  • Example 1 In the case of a sample with many surface irregularities, such as cross-sectional observation, the ring shape used in Example 1 often does not appear cleanly at low magnification. In this case, the local axis of the portion to be observed may be aligned, and the method of changing the retarding voltage in the second embodiment is effective. For this reason, it is obvious that an easy-to-use apparatus can be obtained by providing the alignment start button 20 for low magnification and the wobbler button 100 for high magnification as in the operation panel shown in FIG. 11B.
  • the non-axial symmetry of the retarding electric field is provided by providing the means for visualizing the axial deviation of the retarding electric field and the means for adjusting the axial deviation by changing the inclination of the sample stage.
  • an electron beam apparatus that can reduce the influence of the above and can acquire information by energy discrimination under low acceleration and high resolution conditions.
  • aligning the retarding electric field it is possible to suppress visual field shift due to a change in the retarding voltage (change in incident energy of the probe electron beam).
  • a wobbler power source it is suitable for observing a sample with many irregularities.
  • At least one electron gun an electron lens including an objective lens that accelerates and converges electrons emitted from the electron gun to form a probe electron beam, a deflector that deflects the probe electron beam, and observation
  • an observation image display means for the observation sample an observation image display means for the observation sample, and a controller for controlling these functions are provided, the probe electron beam is converged on the observation sample, and the generated electrons from the observation sample are detected.
  • An electron beam apparatus for observing the microstructure of the observation sample, There is a retarding power source for applying an electric field for decelerating the probe electron beam between the objective lens and the observation sample, and the probe electrons among the objective lens and the observation sample when a retarding voltage is applied.
  • An electron beam apparatus comprising: a visualization means for visualizing a deviation of the retarding electric field from axial symmetry in a region through which the line passes; and a deviation reduction means for reducing the deviation of the electric field based on the result.
  • the deviation reducing means is a tilting mechanism of the sample stage and comprises a biaxial tilt, or a monoaxial tilt and a uniaxial rotation.
  • the visualization means is a first means for directly detecting the generated electrons from the observation sample with a detector having a circular hole or dead zone above the observation sample, or is generated from the sample on a plate having a circular hole.
  • the generated electrons from the observation sample are in the hole or dead zone of the first means or the hole of the plate, and as a result, the circular dark region, the sensitive band of the first means or the plate
  • the deflection range of the probe electron beam and the lens condition of the electron lens for convergence are set so that a bright region or a bright annular region where the detection electrons increase by irradiating the edge of the hole can be seen.
  • An electron beam apparatus characterized by having a function of controlling the tilting mechanism of the sample stage so that is positioned at the center of the image, and a control panel or switch for activating this function.
  • the visualization means is a function of changing the retarding voltage to a desired width and seeing a shift in the field of view of the observation image
  • the controller has a function of controlling the tilt mechanism of the sample stage so that the vibration of the observation image becomes zero or minimum, and includes a control panel or switch for activating this function.
  • the visualization means changes the retarding voltage, sets the energy at which the probe electron beam is incident on the sample in the vicinity of 0 eV and a mirror condition in which the probe electron beam cannot be incident, and observes the asymmetry of the observation image at this time
  • An electron beam apparatus characterized by that.
  • (6) In the electron beam apparatus according to at least one of (3), (4), and (5) above, An electron beam apparatus comprising a function of adjusting an inclination of the sample stage so that a deviation from the axial symmetry is minimized.
  • An electron beam apparatus characterized in that at least three or more retarding voltages can be selected as means for changing the energy of the probe electron beam incident on the observation sample.
  • An electron beam apparatus characterized in that at least three or more retarding voltages can be selected as means for changing the energy of the probe electron beam incident on the observation sample.
  • the sample stage is provided with a sample stage for observing a cross-sectional sample of a semiconductor, and the acceleration of the probe electron beam is set to any of 3 kV to 5 kV when the cross-section is observed.
  • An electron gun, acceleration means for accelerating electrons emitted from the electron gun to form a probe electron beam, a sample stage on which a sample is placed, and the accelerated probe electron beam are decelerated and irradiated to the sample
  • an electron beam apparatus having a speed reduction means, a controller for controlling these, and a display device connected to the controller, Visualizing means for visualizing deviation from the axial symmetry of the electric field formed by the deceleration means, reducing means for reducing deviation from the axial symmetry, and the axis by the reducing means based on the image visualized by the visualizing means.
  • An electron beam apparatus comprising: an operation panel that reduces deviation from symmetry.
  • the visualization means includes a reflector having a hole through which the probe electrons pass, an imaging control means for focusing a secondary electron and a reflected electron from the sample on the reflector, and the reflector including the hole. And a deflection control means for bending the secondary electrons and the reflected electrons so that the secondary electrons and the reflected electrons strike the electron beam apparatus.
  • the visualization means includes a wobbler power source that superimposes an AC signal on the deceleration means.
  • the deviation reduction means includes an inclination rotation mechanism of the sample stage
  • the operation panel includes a rotation angle adjustment unit that adjusts a rotation angle of the sample stage and an inclination angle adjustment unit that adjusts the inclination angle by the tilt rotation mechanism via the controller, and the deviation from the axis symmetry.
  • An electron beam apparatus that is used for reduction.
  • the operation panel further includes incident energy adjusting means for adjusting incident energy of the probe electron beam to the sample by the deceleration means via the controller.

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Abstract

本発明は、電子線装置において、リターディング電界の軸ずれを可視化する手段と、軸ずれを調整する手段を備える。軸ずれの可視化手段は反射板（６）及び二次電子（９）を反射板（６）に収束させる光学系（２、３）を、軸ずれの調整手段は試料台（５）の傾斜回転機構（８）を含む。これにより、ＳＥＭ等の電子線装置において、低加速高分解能観察のためにリターディング法を行う際に、対物レンズ（３）と試料（４）との間の電界の軸対称からのずれによる視野ずれや、所望の情報をもたらす二次電子や反射電子が計測できないなどの問題が解消された。

Description

電子線装置
　本発明は、低加速で試料に電子線を入射する低加速型の走査型電子顕微鏡等の電子線装置に関する。
　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は微細構造が見えるので、多方面の試料の観察に用いられている。特に、試料に入射する電子線の加速が５ｋＶ以下の低加速ＳＥＭでは、試料のダメージが少ない、電子線の進入深さが小さいので表面のナノ構造の観察が可能、入射する電子量と試料から放射する電子量がつりあう条件があるので帯電しやすい試料の観察がしやすい、などのメリットのために極めて有用となっている。
　このような低加速条件では電子線の対物レンズにおける色収差が大きくなり分解能が劣化するため、高分解能観察のためには色収差を抑える技術が必須となる。そのひとつが、対物レンズの磁路の工夫により対物レンズよりも試料側に軸上磁界のピークが得られるようにしたセミインレンズ、もしくはシュノーケルレンズと呼ばれるものである。これにより実質的に色収差に寄与する焦点距離ｆが短くなるために低加速でも高分解能が得られる。
　もうひとつの技術が、試料と対物レンズの間にプローブの電子線を減速する電界を発生させるリターディング法である(例えば、特許文献１、２)。通常は試料に負の電圧を印加する。この場合、試料に入射するエネルギーを小さくしても対物レンズ中を通過するエネルギーが大きくできるために対物レンズの色収差が低減される。この、セミインレンズとリターディング技術を用いると低入射エネルギーでも高分解能観察が実現される。このような条件で試料から発生する電子のエネルギー弁別を行うと、低エネルギーでは二次電子（ＳＥ：Secondary Electron）による表面の凹凸が、高エネルギーでは反射電子（ＢＳＥ：Backscattered Electron）を計測して材料の原子番号や密度を反映するコントラストが得られ、これらの情報をＳＥＭ像から得られるので、短時間で解析ができる。
　ところがリターディング法を用いている場合、例えば、入射エネルギー１ｋＶの場合、発生するＳＥとＢＳＥのエネルギー差は最大で１ｋＶあるが、リターディングに２ｋＶかけていると両者の軌道はほぼ同じとなり、弁別検出は難しい。このために、特許文献１には、対物レンズよりも電子源側に設けた別のレンズあるいは検出用ＥｘＢ場（電界と磁界が直交する状態）を設け、エネルギーの違いにより軌道が変わることを利用して弁別する方法が開示されている。
　また、ユーザーは試料に入射するエネルギーを変えて観察したいが、このためにはプローブ電子線の加速電圧を変えていた。この場合、電子光学系の条件が変わるので、調整しなおす必要がある。焦点、非点、視野、画像のコントラストと明るさを変えるために時間と操作の熟練を要していた。これらを自動化する機能を持たせることは容易に考えられるが、想定されるすべての場合に対応するのは難しく、限定した条件での対応になり、また装置のコストがかかり、高価になるという問題があった。
特開２００８－２４３４８５号公報 特開２０００－１７３５１９号公報
　特許文献１に示す構造でリターディング時に発生する電子を、今後高まると思われる要求への対応のために更に高分解能条件でエネルギー弁別しようとしたところ、試料によっては必ずしもうまくエネルギー弁別されない場合のあることがわかった。その多くは、形成されるリターディング電界が必ずしも軸対称ではないことによっていることを見出した。
　このリターディング電界の印加により観察像の移動、すなわち視野のずれがある場合は、観察したい場所をリターディング電圧印加後に再度探さねばならない。また、このずれを補正するための手段として、リターディング電圧をわずかに変化させ、像の移動が最小になるように電磁界のアライナーにより調整することが例えば特許文献２に開示されている。
　ところが、この方法において調整した条件は特定のリターディング電界と入射エネルギーの場合に成り立つものであり、条件が変わるたびに調整する必要がある。さらに次に示す理由により、高分解能でのエネルギー弁別は困難であることが懸念される。即ち、発生するＳＥに対してはエネルギーが違うために必ずしも好適な条件とはならない。また、ＢＳＥにおいても磁界で行うアラインメントではプローブ電子と同じ軌道を逆向きにはたどらず、むしろ、より軸から外れる軌道を取ってしまうためである。
　本発明の目的は、リターディング電界の非軸対称性による影響を低減し、低加速高分解能条件でエネルギー弁別による情報取得が可能な電子線装置を提供することにある。
　本発明は、電子線装置において、リターディング電界の軸ずれを可視化する手段と、試料台の傾きを変えて軸ずれを調整する手段とを有することを最も主要な特徴とする。
　上記特徴であるリターディング電界の軸ずれを可視化する手段と、試料台の傾きを変えて軸ずれを調整する手段を備えることにより、リターディング電界による視野ずれや検出電子の軌道のずれが低減されるため、低加速高分解能条件でエネルギー弁別による情報取得が可能な電子線装置を提供することができる。
第１の実施例に係る電子線装置(走査電子顕微鏡システム)の概念図である。 第１の実施例に係る電子線装置において、リターディング電界の軸ずれの可視化を説明するためのＳＥＭ画像である。 第１の実施例に係る電子線装置において、リターディング電界の軸ずれ調整を説明するための試料台の斜視図である。 第１の実施例に係る電子線装置におけるリターディング電界の軸ずれ可視化手段および軸ずれ調整手段の操作パネルの一例を示す。 第１の実施例に係る電子線装置における要部（筐体内部）の他の構成例を示す概略断面図である。 第１の実施例に係る電子線装置における要部（筐体内部）の他の構成例を示す概略断面図である。 第１の実施例に係る電子線装置における要部（試料ステージ機構部）の他の構成例を示す概略斜視図である。 第１の実施例に係る電子線装置で用いる検出器の他の例であり、（ａ）は半導体検出器、（ｂ）はシンチレータである。 第１の実施例に係る電子線装置における要部（筐体部）の他の構成例を示す概略断面図である。 第２の実施例に係る電子線装置(走査電子顕微鏡システム)の要部概念図である。 第２の実施例に係る電子線装置において、リターディング電圧にワブラ信号が重畳した状態の一例を示す図である。 第２の実施例に係る電子線装置において、ワブラ電源から試料台までの交流等価回路を示す。 第２の実施例に係る電子線装置において、リターディング電界の軸対称からのずれを可視化し、これをもとに試料台の傾きを変える手順を説明するための図であり、（ａ）は軸ずれがある状態の１例を示すＳＥＭ画像の模式図、（ｂ）は画像の振動が所定の方向に調整された状態の１例を示すＳＥＭ画像の模式図、（ｃ）は軸ずれが調整された状態の１例を示すＳＥＭ画像の模式図、（ｄ）は（ａ）状態から(ｂ)状態へ調整する際の試料台の動きを示す斜視図、（ｅ）は（ｂ）状態から（ｃ）状態へ調整する際の試料台の動きを示す斜視図、（ｆ）は軸ずれがある状態の試料断面図、（ｇ）は軸ずれが調整された状態の試料断面図、（ｈ）は軸ずれ調整のフロー図を示す。 第２の実施例に係る電子装置を用いて半導体基板の断面観察の説明図であり、（ａ）は半導体基板(試料)観察時のリターディング電界の等電位線を含む試料台近傍の概念図、（ｂ）はリターディング電界の軸調整前の状態を示す試料近傍の概念図、（ｃ）は軸調整後の状態を示す試料近傍の概念図である。 第２の実施例に係る電子線装置におけるリターディング電界の軸ずれ可視化手段および軸ずれ調整手段の操作パネルの一例を示す。 第２の実施例に係る電子線装置におけるリターディング電界の軸ずれ可視化手段および軸ずれ調整手段の操作パネルの他の例を示す。
（実施例１）
　本発明の第１の実施例について、図１Ａ～図７を用いて説明する。図１Ａは実施例１に係る電子線装置の一つである走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）システムの概念図を示す。これは、電子銃１３、コンデンサレンズ３０や対物レンズ３である電子レンズ、偏向器２、二次電子や反射電子の検出器７、試料４を置き移動させて観察領域を決める試料台機構(５、８、１２)、真空容器(筐体)７２、およびＳＥＭ像の表示装置１４、ＳＥＭ全体を制御するコントローラ８０、真空排気設備(図示せず)、除振機構(図示せず)などを有する。
　電子銃１３はＣＦＥ（Cold Field Emission）、ＳＥ（Schottky Emission）、熱電子（Thermionic Emission）など各種電子源７０のいずれも該当する。ここでは、プローブとなる電子線１が偏向器２により向きを変えられ、対物レンズ３の中心を通過して試料台５に乗っている試料４に収束して入射する。
　対物レンズ３は先述のセミインレンズ型であり、対物レンズ３よりも試料４側に磁界レンズの主面があり、収差を低減している。さらに、試料台５にはＶｒ電源（リターディング電源）１１から負の電圧が印加されている。これは、低加速（５ｋＶ以下から１０Ｖ程度まで）での対物レンズ３の色収差を低減するために、あらかじめプローブ電子線の加速電圧Ｖ０を高めに設定しておき、Ｖｒの電位により試料直前で減速している。したがって、対物レンズ下面（０Ｖ）との間に電界が形成されている。試料で発生した二次電子９は初速が小さい（２－３Ｖ程度にピークがある）ため、ここでできた電界により加速され、対物レンズ３中をプローブ電子線１と逆の向きに進む。ここでは二次電子で説明するが、反射電子を用いることもできる。
　対物レンズ３による磁場の影響が試料表面まで及んでいるため、発生したＳＥのほぼすべてが対物レンズ中を抜け、偏向器２の磁界中で偏向され上方の反射板６に向かう。この反射板６から二次電子発生し、これを検出電子１０と呼ぶ。これを電界によって検出器７に引き込み電気信号に変換する。
　検出器７は多くの場合はＥ－Ｔ型検出器を用い、蛍光体、ライトガイド、光電子増倍管で構成される。すなわち、検出電子１０はバイアス電圧＋１０ｋＶ程度印加した蛍光体に入射させ、発生する光を光電子増倍管で電気信号に変換し、適宜増幅してＳＥＭのコントローラに送ると、試料のＳＥＭ像が得られる。ここで、対物レンズ３の条件を二次電子９がちょうど反射板６上に焦点を結ぶように設定する。この条件で低倍観察、すなわち、偏向器２による軌道の曲がりを大きくしていくと、反射板６の中心の穴に二次電子９が収束する場合には二次電子９は検出されず、画像が暗くなる。この穴の外側に当たると二次電子９が検出されるので明るいＳＥＭ像が得られ、この穴の内側は暗い丸穴として観測される。場合によっては、図１Ｂのように、反射板６の穴のふち（内縁）６ａでのエッジ効果によってこの部分からのみ多くの検出電子が発生するので明るい縁取りのリングとなる。
　ここで得られるリングの画像中での位置が中央に無い場合(即ち、リターディング電界が非軸対称の場合)は、図１Ｃに示すように、試料台５の回転と傾斜を調節し、リング構造が中央に来るようにする。この回転と傾斜は、観察している領域の中心Ｏを中心として試料台５の垂線Ａ－Ｏを中心軸として角度φ回転、面内の線Ｑ－Ｏを軸として台を角度θ傾斜することをさす。なお、試料台５の機能により回転傾斜の中心位置が必ずしも観察中心にならない場合は、適宜、ｘ、ｙ、ｚ軸、すなわち上下左右移動して観察領域が移動しないようにする必要がある。なお、この機能を形成するためにリターディング電圧Ｖｒを印加する試料台５は導電性のある材料、例えばアルミニウムであり、傾斜回転機構８との間には絶縁ホルダ１２により電気的な接触が無いようにしてある。
　この機能を使うために、ＳＥＭの操作画面には、図２に示すような操作パネルを設ける。この機能は、低加速高分解能で観察したいためにリターディング電圧を印加する場合の軸合わせとして用いるものである。この操作パネルを用いることにより、可視化されたリターディング電界の軸ずれの画像を操作者が見ながら軸合わせを容易に行うことができる。
　まず、表示装置１４に本操作パネルを表示させる。あらかじめ、基本操作画面からコマンドやボタンなどで呼び出される。次に、リターディング電圧Ｖｒを決める。これはすでに印加してあっても良いが、このパネルで加速設定しても良い。加速設定スライダ２５と加速表示窓２４は現在の試料に入射するエネルギーを加速として表示している。変更するには加速設定スライダ２５のドラッグ操作、加速表示窓２４内で数字を打ち込むなどでプローブ電子線１が試料に入射する電圧Ｖｉを決定すると、Ｖｒ＝Ｖ０－Ｖｉになるように、リターディング電圧Ｖｒを印加する。なお、プローブの加速電圧Ｖ０は、プローブの電圧表示窓２３に表示される。ここでは本操作パネルを表示装置１４に表示させたが、専用の操作パネルとすることもできる。
　次に、アラインメント開始ボタン２０をクリックすると、電子光学系が図１Ａのように二次電子９が反射板６に焦点を結ぶように対物レンズ３の励磁電流とその上方の図には入っていないコンデンサレンズの条件を設定する。これは、前もって対物レンズ３から試料４までの距離、プローブ電子線１の加速電圧Ｖ０、プローブ電子線が試料に入射する電圧Ｖｉの条件でそれぞれのレンズ条件をデータとして持っている。この結果、図１Ｂの画像を出し、これが中央に来るように試料台５の回転角φと傾斜角θを傾斜回転機構８により調節する（図１Ｃ）。
　この操作は図２のパネルの下部にある軸調整部２２で行う。ここでは回転と傾斜用にそれぞれ、チェックボックス２２１、スライダ２２２、数値表示窓２２３、増減ボタン２２４を備え、チェックボックス２２１にチェックを入れて調節を可能にし、スライダ２２２で大まかな回転と傾斜の調節を行う。
　さらに細かくする場合は増減ボタン２２４により１デジットずつ増減する。また、すでに条件がわかっている場合は数値表示窓２２３に直接数値を入力しても良い。この数値は角度（デグリー、ラジアン）が使い易いが、デジット値すなわちＤＡＣ値（Ｄｉｇｉｔａｌ－Ａｎａｌｏｇコンバータの入力値）でも良い。さらに、操作を簡便にするために自動アラインメント開始ボタン２１を設置し、これを押すことで自動的にあわせても良い。
　この結果、検出器７では倍率を上げて観測すると図１Ｂの暗い領域を中心に見ることになるが、この部分は二次電子（ＳＥ）がほとんど検出されないので、反射電子（ＢＳＥ）による画像が得られる。このため、微細な凹凸よりも、原子番号が大きいほうが明るいという、試料の組成を反映した情報が得られる。また、多結晶体の場合は、結晶方位の違いにより反射電子の量が異なるため、結晶情報が得られる。
　この条件では対物レンズ３から試料までの電界の軸が出ているので、図２の加速設定スライダ２５を調節して加速電圧（この場合試料に入射するエネルギーのこと）を変えても視野ずれが生じない、あるいはきわめて小さいので、同じ場所を入射エネルギーを変えて観察できる。この場合、焦点と検出電子の明るさが変わるので、焦点、コントラストとブライトネスを再調整するだけで、入射エネルギーの異なる画像が同一視野で取得できる。焦点の調節は対物レンズ３の励磁電流を変化させて対応する。
　例えば、テフロン（登録商標）などの絶縁体試料では、試料が帯電しやすいので低加速で観察していると、負に帯電したり正に帯電したりして焦点をあわせることが難しいが、本装置を使って試料台の傾きを調節すれば、入射エネルギーを変えても同じ視野でかつ短時間で焦点合わせができるので、帯電しない入射エネルギー条件（入射電子数と放出電子数が同じ、すなわちイールドが１となる条件）を容易に探すことができる。この結果、テフロン（登録商標）の微細構造を壊さずに詳細に観察可能となる。また、薄膜の積層構造の場合も、電子の入射エネルギーにより到達深さが変わるため、入射エネルギーを変えた条件で積層した個々の膜の情報を弁別できるという利点がある。
　以上説明してきたように、低加速高分解能条件で情報弁別および電子線の入射エネルギーを容易に変化して観察するという目的を、リターディング電界の軸ずれを可視化する手段と、試料台の傾きを変えて軸ずれを調整する手段を有することで実現した。
　本実施例では図１Ａの構成を用いたが、リターディング法を用いたものであれば同様の効果がある。例えば、図３のように検出器を複数設け（７０１、７０２）、第一反射板６０１でＢＳＥを検出し、その上に抜けてきたＳＥ信号を第二反射板６０２で検出すると、１回でＢＳＥ情報に加え、ＳＥの表面凹凸情報にとんだ画像が得られる。また、図３のように途中の電子光学系にレンズ３００が入っても良い。この場合、対物レンズ３の自由度が増すので、より広い範囲で高分解能観察が可能となる。
　また、対物レンズ３の直ぐ上にはＥｘＢ３１をおく。これは、電界Ｅと磁界Ｂお互いが直交しかつプローブ電子線１が通る軸に対しても直角に配置されており、ＥとＢの強度は、これに入射するプローブ電子線１が影響を受けない組み合わせが選ばれているものである。このＥｘＢ３１を稼動させた場合は、入射するプローブ電子線１には影響が無いが、試料から発生する電子線や第一反射板６０１から発生する低速の電子は電界Ｅによりプラス側に引き出されるので、ここに第一検出器７０１があり低エネルギーの電子を検出できる。特に、リターディング電圧Ｖｒ印加時には、ＳＥは第一反射板６０１中央の穴を抜けて検出せず、ＢＳＥのみを効率よく検出できるので、Ｓ／Ｎの良い画像が得られるという利点がある。ここで例示した組み合わせのみならずとも、これらの変換板(反射板)、検出器、レンズ、ＥｘＢの組み合わせが変わっても、個々の部品数が増加しても、軸ずれの検出機能と試料台の傾け機能があれば同様の効果があることは明らかである。
　本実施例では、回転と傾斜がそれぞれ１軸の試料台の制御機構を用いたが、傾斜がｘ－ｙの２軸あると、各々独立に制御できるので便利である。例えば、図５の模式図に示すような構成の試料ステージ機構５０を用いても良い。この場合、下から順にｚ１軸ステージ、θｘ軸ステージ、θｙ軸ステージ、ｘ軸ステージ、ｙ軸ステージ、ｚ２軸ステージが積み重なった構成である。ここでは、θｘ、θｙの回転でも移動しない点Ｏがプローブ電子線１の軸上に来るように構成されている。試料台５の上にある試料の観察したい領域をｚ、ｙ、ｚ２それぞれの軸ステージで決めておき、リターディング電圧を印加し軸ずれを観察しながら、θｘ、θｙを調節する。このとき観察領域はずれないので軸あわせした後にすぐに観察が行える。分解能や視野を決める試料台５と対物レンズ３との距離ＷＤはｚ１軸ステージで調節する。
　本実施例においては、対物レンズ３と試料４の間の電界の軸がずれている様子を可視化するために、中央に穴の開いた反射板を用いて二次電子の軌道を見た。反射板以外でも同様にして軸ずれの可視化が可能なことは明らかであり、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すような、中央部に穴や不感帯のある検出器を用いても同様の効果がある。この場合、リターディング電界の軸ずれをあらわすものは、円環ではなく、不感領域にＳＥが来る場合の暗い円と、その周りの有感領域にＳＥが照射されて明るい領域となる。
　図６（ａ）は半導体検出器６４であり、主に、Ｓｉで作られる。符号６０は穴、符号６１は不感帯、符号６２は検出領域、符号６３はケースを示す。図６（ｂ）は中央に穴６０のあるシンチレータ６６（電子線入射により発光する蛍光体）であり、これからの発光を外部に運ぶライトガイド６５が付属している。外で光を検出して像とするものである。蛍光体が光るためには電子の入射エネルギーがある程度必要であり、蛍光体の材質により異なるが、ＹＡＧ：Ｃｅ（イットリウム　アルミニウム　ガーネットにセリウムをドープ）の場合、５ｋＶ以上必要であり、二次電子を検出するためには二次電子を５ｋＶ以上に加速する必要があり、この電圧はリターディング電圧で与えても良い、あるいは、ＹＡＧ検出器自身に＋３ｋＶ程度のバイアスを印加しておけば、リターディング電圧は２ｋＶで同じ効果が得られる。なお、この場合には、プローブ電子線１に影響を与えないように、中心穴部にシールドパイプや、検出器の上下に金属メッシュなどのシールドが有効である。蛍光体として、低速で光るもの、例えばＰ１５（ＺｎＯ）であれば１００ｅＶ以下でも発光するのでバイアスは不要となる。
　これらの検出器は薄く作ることができるので、狭い場所で検出するのに有効である。例えば、図７のようなＳＥＭに用いると良い。対物レンズ３の下部に置いた半導体検出器６４でもっぱら反射電子ＢＳＥを検出し、カラム内検出器によりＳＥを検出すると一度に多くの情報が得られる。さらに、リターディング電圧によりプローブ電子線の入射エネルギーを変えて試料の一定の箇所を観察できるので、極表面情報、内部の結晶情報、組成情報、微細な凹凸、帯電情報などが弁別して得られる。
　なお、試料の形状によっては、入射エネルギーが１００ｅＶ以下の極低加速の領域では、視野ずれが大きくなる場合がある。この場合は、使用したい入射エネルギーで軸をあわせると良い。また、リターディング電圧を加速と同じか少し大きく（プローブ電子線１の試料への入射エネルギーをゼロ又はマイナスに）すると、試料に入射する電子が減り、ほとんどの電子が試料からの電界で跳ね返る、ミラー条件にして軸をあわせても良い。この場合は、プローブ電子線１のエネルギー分布によりわずかに試料に入射する電子が作る二次電子を計測するか、あるいは、図４のようにミラーで反射した電子線（ミラー反射電子線）４０を対物レンズ３の下面に収束させて、この対物レンズ３から発生する二次電子（検出電子）１０の強度を検出器７で測定すると良い。このような極低加速の電子線は、表面のモノレーヤー程度の分子や原子層の観察、絶縁体表面の微細な傷の計測などに適している。
　上述したリターディング電界の軸ずれを可視化する手段と試料台５の傾きを変えて軸ずれを調整する手段は、図７のようなアウトレンズ方式にも適用して有用である。この場合カラム内の加速筒７３中にある検出器はシンチレータ６６とライトガイド６５を用い、加速筒７３とシンチレータ６６にはプローブ電子線１を加速するために正の電圧、３から８ｋＶの中から選んで印加する。これにより二次電子９は加速筒７３のエネルギーを獲得してシンチレータ６６に入射するので、有効に光に変換され、光電子倍増管７１にて電気信号に変換される。対物レンズ直下に置いた半導体検出器６４は主にＢＳＥを検出する。ここで、リターディング法を用いる、試料ステージ機構５０は、絶縁体、微動、傾け機構などを含んだものとして省略して示している。
　ここでの軸だしは、シンチレータ６６によるＳＥＭ像中の穴６０の位置をみて行う。あるいは、ミラー条件に近づけて、下の半導体検出器６４中の不感領域の位置で行っても良い。この場合のメリットとして、低加速条件での収差が低減され、高分解能化が達成される。さらに、リターディング電圧の変化により入射エネルギーを連続的に変えられるので、短時間で容易に、より詳細な入射エネルギー条件で画像情報が得られるという利点がある。
　以上述べたように、本実施例によれば、リターディング電界の軸ずれを可視化する手段と試料台の傾きを変えて軸ずれを調整する手段を備えることにより、リターディング電界の非軸対称性による影響を低減でき、低加速高分解能条件でエネルギー弁別による情報取得が可能な電子線装置を提供することができる。また、それら手段を制御する操作パネルを備えることにより、容易に軸ずれを低減できる。また、リターディング電界の軸合わせにより、リターディング電圧の変化(プローブ電子線の入射エネルギーの変化)による視野ずれを抑制することができる。
（実施例２）
　第２の実施例について、図８Ａ～図１１Ｂを用いて説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。
　本実施例では、リターディングの電界の軸対称からのずれの可視化手段として、ＳＥＭ像を観察しながら、リターディング電圧Ｖｒを変化させ、像のゆれを見る方法について説明する。図８Ａは、本実施例に係る電子線装置(走査電子顕微鏡システム)の要部概念図である。図８Ａに示すように、リターディング電源１１は、定電圧電源８４に加えて周波数ｆのワブラ電源８１を備え、定電圧電源８４から試料台５の間にＲＬの値の抵抗８３を挿入し、ワブラ電源８１からの信号をＣｃの値のカップリングコンデンサ８２を介して試料台５に伝達する。この結果、図８Ｂのように、試料台の電圧は、リターディング電圧Ｖｒに振幅(ワブラ信号)Ｖｗの交流信号が重畳する。この場合、リターディング電圧Ｖｒが１－２ｋＶに対してワブラ信号Ｖｗは２０Ｖから１０Ｖ程度である。実際の軸調整は図９のフローで行う。
　まずリターディング電圧として１－２ｋＶの電圧を試料台５に印加し、低倍でＳＥＭ観察して観察したい領域を決めておく。これに軸調整を開始するスイッチを入れる。これは、モニタ上に図１１Ａに示すウィンドウを出し、このワブラボタン１００をクリックすると、図８ＡのＳＥＭコントローラ８０よりワブラ電源８１に開始信号を発生することで開始される。なお、ワブラ信号の振幅電圧はワブラ電圧窓１０１で確認できる。
　これにより軸調整する方法の一例を図９を用いて説明する。試料台は、一方向への傾きθと、試料台の観察点Ｏとこれと試料台面に垂直に交わる線Ａ－Ｏを軸とした回転φの機構を有する。ワブラにより振幅１０Ｖ程度の変動が与えられ、このとき視野３－６μｍの倍率のＳＥＭ像は図９（ａ）の模式図のように軸ずれにしたがってある方向に振動する（図中の矢印は振動方向を示す）。この振動方向が試料表面の傾斜方向に対応する。この振動が傾きθの方向に一致するように、ここでは図９（ｂ）の縦方向（試料台がチルト可能な方向）になるように試料台の回転角φを調節する（図９（ｄ））。この調節は図１１Ａに示したな操作パネルの軸調整部２２で行う。
　次に、この縦方向の画像振動が小さくなるように傾きθを調節する（図９（ｅ））。これにより、観察領域が図９（ｆ）のように観察点Ｏが傾いた面上にあり電界が曲がっている試料でも図９（ｇ）のように水平に近い角度にして、電界の最適条件にすることができる。図９（ｃ）のように画像の動きが止まれば図１１Ａの操作パネルのワブラボタン１００によりワブラを停止する。まだ画像の振動が残っているような場合は、再度、図１１Ａの操作パネルの軸調整部２２を用いて回転φの調整から行う。この一連のフローは図９（ｈ）に示されている。入射エネルギーの調整については図２に示した操作パネルと同様なので省略する。
　なお、ここで観察している場所Ｏを中心として回転と傾きができるようにステージを調整しておくと便利である。また、ステージの機能として観察点Ｏがφとθの移動の中心に来るように制御すると便利なことは明らかである。以上の結果、凹凸の少ない試料では入射エネルギーを変えた場合の視野のずれを１μｍ以下に抑えることができる。
　より倍率を高くし、ワブラ信号Ｖｗを大きく（≧４０Ｖ）して調整すれば０．５μｍ以下も可能である。凹凸の激しい試料の場合は軸が合う電圧範囲が狭くなるので、リターディング電圧Ｖｒを変えて軸ずれが大きくなるところで再度軸合わせをすると良い。また、入射エネルギーの範囲を低加速側に広げる場合も同様であり、２ｋＶの観察の後、１００Ｖ、１０Ｖの観察をするさいに必要に応じて軸合わせをすると良い。
　さらにより高い倍率で微細構造を観察するさいには、高い倍率で図９に示すような軸調整を再度すると良い。また、ワブラによる電圧振幅（ワブラ信号）Ｖｗは一定で用いてもよいが、ユーザーが選べるようにすると便利である。特に、倍率の違い、リターディング電圧、入射エネルギー、試料の状況に応じて画像の揺れ幅が異なるので、例えば、図１１Ａのようにワブラ電圧窓１０１を設け、ここに数字を入力することで揺れ幅がちょうどになるように調節できるようにしておくと使い勝手が良い。この電圧設定は、ダイヤルやスライダ、スイッチで数個の中から選ぶようにしても良い。ここで、交流の等価回路は図８Ｃに示すように、試料台の静電容量Ｃｐにより左右され、ワブラ電源モジュールの出力電圧Ｖ１とワブラ信号Ｖｗの関係は次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

　ここで、コンデンサＣｃはＣｐより十分大きな値から選ばれる。試料台５が直径２ｃｍ、対物レンズ３との距離が１．５ｍｍの場合、ここでの静電容量は１．８ｐＦ、配線などの容量を含めてもＣｐは１０ｐＦのオーダー以下である。さらに、ワブラ信号Ｖｗがワブラ電源モジュールの出力電圧Ｖ１の振幅の９０％以上あることが望ましい。この条件は式（１）から、ＣｃＲＬ＞１．６／ｆとなる。周波数ｆは実用上１Ｈｚ程度であり、ＣｃＲＬ＞１．６となる。試料台は２ｋＶ程度の高電圧になるので、コンデンサＣｃの極板間の耐圧もこの程度が必要であり、容量の大きなものは高価になるため。１０ｎＦから５０ｐＦから選ばれ、これに対応するＲＬは、ＣｃＲＬ＞１．６の条件にしたがって、１６０Ｍから３２ＧΩ以上から選ばれる。
　本実施例では、プローブ電流１００ｐＡ程度以下のＳＥＭに用いる場合であったが、よりプローブ電流Ｉｐの大きな場合は、ＲＬＩｐの電圧降下により試料台の電位が変化し、かつ二次電子や反射電子量の変化によりこの電位がふらついて収束条件が変わると観察に支障をきたす場合は、より小さな抵抗を用い、これに伴いＣｃの容量を大きくすれば同様の効果が得られる。例えばＩｐ＝１００ｎＡのような大電流で加速を変える測定をする場合ＲＬＩｐ＜１Ｖの条件が好ましいので、ＲＬ＜１０ＭΩ、Ｃｃ＞１６０ｎＦから選ぶ。
　なお、図８Ａはリターディング電圧を変化させることで軸のずれを可視化するためのものであり、他の手段を用いても電圧を変えられれば同様の効果がある。例えば、定電圧電源８４として入力の電圧で出力を可変するモデルでこれにワブラ電源８１の出力を加えても良い。この場合はＲＬ、Ｃｃは不要であるが、電源の安定性のために１Ｈｚ以下の周波数で用いる。また、ＳＥＭコントローラの制御信号により定電圧電源８４の電圧を制御しているが、この制御信号により電圧を変えても同様の効果がある。この場合、連続的に電圧変化させずとも、リターディング電圧Ｖｒ以外の設定電圧をワブラ信号Ｖｗの範囲内で２点以上設定して交互に変化させれば、画像の動きがわかるので同様の効果がある。
　本実施例２で示した走査電子顕微鏡を用いて、リターディングの電界の軸対称からのずれを可視化し、これをもとに試料台の傾きを変え、半導体基板の断面観察を行った。図１０（ａ）は、半導体基板(試料)観察時のリターディング電界の等電位線を含む試料台近傍の概念図である。低加速高分解能の測定のうち、半導体基板を割り、その断面を観察することは多いが、高分解能観察しようとすると、図１０（ａ）のように試料台５に溝のようなものを準備し、これに半導体断面試料９０を立てて置く。表面が完全に平らなことが望ましいが、劈開時や台に固定するときに凹凸が生じてしまう。
　図１０（ｂ）は、リターディング電界の軸調整前の状態を示す試料近傍の概念図である。図１０（ｂ）のように観察したい領域は半導体断面試料９０の端にあるデバイス領域９２の付近であり、リターディング電界の等電位線９１が傾いており、この結果、プローブ電子線１が曲がるので、視野探しに手間がかかる、非点収差やひずみにより分解能が劣化する、さらに二次電子９は軸から離れていくので、二次電子による表面微細構造の観察が難しくなる、などの問題があった。
　これに本実施例を適用して、リターディング電界の軸ずれが小さくなるように半導体断面試料９０の傾きを調整すると、図１０（ｃ）のように、プローブ電子線１の曲がりが最小限に抑えられるので高分解能で視野ずれなく、観察できる。ここでは、全体の電界を軸対称とすることは困難だが、観察したい部分に向かうプローブ電子線１の通る局所的な領域の最適化をすればよい。
　また、二次電子も局所的な軸に沿ってほぼ対物レンズ３の中を通り検出器に捕集されるので、Ｓ／Ｎ比の高い画像が得られる。さらに、絶縁膜があってチャージアップによる画像のドリフトが止まらない場合は、リターディング電圧Ｖｒを変えてみて、ドリフトの最も小さい入射エネルギー条件を選ぶことができる。これは、入射電子の量に対して試料から放出される電子の量が等しくなる入射エネルギー条件が存在するためである。シリコンの酸化膜や窒化膜等が表面にある場合は２ｋＶ付近、Ｓｉが表面の場合は１ｋＶ付近、レジストやポリイミドなどの有機膜の場合は１ｋＶ以下が最良となることが多いので、プローブ電子１の加速は２ｋＶ以上が良く、２．５－５ｋＶとしておくことが好ましい。この結果、本実施例に係る電子線装置を用いることにより、微細構造の観察が短時間で容易に行えるという利点が生じる。さらに、入射エネルギーを変えると電子の進入深さも変わるので、デバイスの深さ方向の情報を弁別することもできる。
　なお、上記半導体断面試料の観察に、図１、３、４、７に示す電子光学系に適用しても有効であることは明白であり、さらに、実施例１の機能と両方有するとさらにさまざまな試料観察に対応できるので、効果的である。例えば、Ｓｉやガラスの基板など平らで構造が見えにくい試料の場合は、実施例１のＳＥＭ画像上に検出器の不感帯の形状を映すことが有効である。
　一方、断面観察のような、表面凹凸の多い試料の場合は、低倍では実施例１で用いたリング状の形状がきれいに出ない場合が多い。この場合は、観察したい部分の局所的な軸を合わせればよく、実施例２のリターディング電圧を変化させる方法が有効である。このために図１１Ｂに示す操作パネルのように、低倍率用としてアラインメント開始ボタン２０を、高倍率用としてワブラボタン１００を設けると使い勝手の良い装置が得られることは明らかである。
　以上述べたように、本実施例によれば、リターディング電界の軸ずれを可視化する手段と試料台の傾きを変えて軸ずれを調整する手段を備えることにより、リターディング電界の非軸対称性による影響を低減でき、低加速高分解能条件でエネルギー弁別による情報取得が可能な電子線装置を提供することができる。また、それら手段を制御する操作パネルを備えることにより容易に軸ずれを低減することができる。また、リターディング電界の軸合わせにより、リターディング電圧の変化(プローブ電子線の入射エネルギーの変化)による視野ずれを抑制することができる。また、ワブラ電源を用いる場合には、凹凸の多い試料観察に好適である。
　また、穴のある反射板やシンチレータ、不感帯のある検出器(実施例１)及びワブラ電源(実施例２)の両者を備えることにより、平らであっても凹凸が多くても試料表面形状によらず観察が可能となる。
　以上、本願発明を詳細に説明したが、以下に主な発明の形態を列挙する。  
（１）　少なくとも一つの電子銃と、前記電子銃から放出された電子を加速・収束してプローブ電子線とする、対物レンズを含む電子レンズと、前記プローブ電子線を偏向する偏向器と、観察試料を乗せる試料台と、前記観察試料の観察画像の表示手段およびこれらの機能を制御するコントローラを備え、前記プローブ電子線を前記観察試料上に収束し、前記観察試料からの前記発生電子を検出することで前記観察試料の微細構造を観察する電子線装置であって、
  前記対物レンズと前記観察試料との間に前記プローブ電子線を減速する電界を印加するリターディング電源を持ち、リターディング電圧印加時において、前記対物レンズと前記観察試料の間のうち、前記プローブ電子線が通る領域での、リターディング電界の軸対称からのずれを可視化する可視化手段と、この結果をもとに電界のずれを低減するずれ低減手段とを有することを特徴とする電子線装置。  
（２）上記（１）記載の電子線装置において、
  前記ずれ低減手段は、前記試料台の傾け機構であり、２軸の傾き、もしくは、１軸の傾きと１軸の回転からなることを特徴とする電子線装置。  
（３）上記（２）記載の電子線装置において、
  前記可視化手段は、前記観察試料からの前記発生電子を前記観察試料上方の円形の穴もしくは不感帯のある検出器で直接検出する第1の手段か、あるいは、円形の穴のある板に試料から発生した電子を衝突させた結果、前記板から発生する電子を検出する第２検出手段を含み、
  前記コントローラでは、前記観察試料からの前記発生電子が前記第１の手段の穴もしくは不感帯又は前記板の穴にありその結果円形の暗い領域と、前記第１の手段の有感帯又は前記板の穴の縁に照射することで検出電子が増加する明るい領域もしくは明るい円環領域が見えるように、前記プローブ電子線の偏向範囲と収束のための前記電子レンズのレンズ条件を設定し、この円環が画像の中央に来るように前記試料台の前記傾け機構を制御する機能を持つこと、およびこの機能を発動させるための制御パネルもしくはスイッチを備えたことを特徴とする電子線装置。  
（４）上記（１）記載の電子線装置において、
  前記可視化手段は、前記リターディング電圧を所望の幅に変化させて、観察画像の視野のずれを見る機能であり、
  前記コントローラでは、観察画像の振動がゼロまたは最小となるように前記試料台の傾け機構を制御する機能を持つこと、およびこの機能を発動させるための制御パネルもしくはスイッチを備えたことを特徴とする電子線装置。  
（５）上記（１）記載の電子線装置において、
  前記可視化手段は、前記リターディング電圧を変化させ、前記プローブ電子線が前記試料に入射するエネルギーを０ｅＶ近傍および、前記プローブ電子線が入射できないミラー条件とし、この時の観察画像の非対称性を見ることを特徴とする電子線装置。  
（６）上記（３）（４）（５）の少なくとも一に記載の電子線装置において、
  前記軸対称からのずれが最小となるよう、前記試料台の傾きを調節する機能を備えたことを特徴とする電子線装置。  
（７）上記（５）記載の電子線装置において、
  前記プローブ電子線が前記観察試料に入射するエネルギーを変化させる手段としてリターディング電圧を、少なくとも３点以上選択できることを特徴とする電子線装置。  
（８）上記（６）記載の電子線装置において、
  前記プローブ電子線が前記観察試料に入射するエネルギーを変化させる手段としてリターディング電圧を、少なくとも３点以上選択できることを特徴とする電子線装置。  
（９）上記（８）記載の電子線装置において、
  前記試料台は半導体の断面試料を観察する試料台をそなえ、断面の観察をするさいに、プローブ電子線の加速を３ｋＶから５ｋＶのいずれかとしたことを特徴とする電子線装置。  
（１０）電子銃と、前記電子銃から放出された電子を加速してプローブ電子線とする加速手段と、試料を載せる試料台と、加速された前記プローブ電子線を減速して前記試料に照射する減速手段と、これらを制御するコントローラと、前記コントローラに接続された表示装置とを有する電子線装置において、
  前記減速手段により形成される電界の軸対称からのずれを可視化する可視化手段と、前記軸対称からのずれを低減する低減手段と、前記可視化手段により可視化された画像に基づき前記低減手段により前記軸対称からのずれを低減する操作パネルとを有することを特徴とする電子線装置。  
（１１）上記（１０）記載の電子線装置において、
  前記可視化手段は、前記プローブ電子が通過する穴を有する反射板と、前記反射板に前記試料からの二次電子や反射電子の焦点を結ばせる結像制御手段と、前記穴を含む前記反射板に前記二次電子や反射電子が当たるように前記二次電子や反射電子を曲げる偏向制御手段とを含むことを特徴とする電子線装置。  
（１２）上記（１１）記載の電子線装置において、
  前記可視化手段は、前記減速手段に交流信号を重畳するワブラ電源を含むことを特徴とする電子線装置。  
（１３）上記（１１）記載の電子線装置において、
  前記ずれ低減手段は、前記試料台の傾斜回転機構を含み、
  前記操作パネルは、前記コントローラを介して前記傾斜回転機構により前記試料台の回転角の調整を行う回転角調整手段及び傾斜角の調整を行う傾斜角調整手段を有し、前記軸対称からのずれ低減に用いられるものであることを特徴とする電子線装置。  
（１４）上記（１３）記載の電子線装置において、
  前記操作パネルは、前記コントローラを介して前記減速手段により前記プローブ電子線の前記試料への入射エネルギーを調整する入射エネルギー調整手段を更に有することを特徴とする電子線装置。
１…プローブ電子線、２…偏向器、３…対物レンズ、４…試料、５…試料台、６…反射板、６ａ…反射板の内縁、７…検出器、８…傾斜回転機構、９…二次電子、１０…検出電子、１１…リターディング電源、１２…絶縁ホルダ、１３…電子銃、１４…表示装置、２０…アラインメント開始ボタン、２１…自動アラインメント開始ボタン、２２…軸調整部、２２１…チェックボックス、２２２…スライダ、２２３…数値表示窓、２２４…増減ボタン、２３…プローブの電圧表示窓、２４…加速表示窓、２５…加速設定スライダ、３０…コンデンサレンズ、３１…ＥｘＢ、４０…ミラー反射電子、５０…試料ステージ機構、６０１…第一反射板、６０２…第二反射板、７０１…第一検出器、７０２…第二検出器、６０…穴、６１…不感帯、６２…検出領域、６３…ケース、６４…半導体検出器、６５…ライトガイド、６６…シンチレータ（蛍光体）、７０…電子源、７１…光電子増倍管、７２…真空容器、７３…加速筒、８０…ＳＥＭコントローラ、８１…ワブラ電源、８２…カップリングコンデンサ、８３…抵抗、８４…定電圧電源、９０…半導体断面試料、９１…等電位線、９２…デバイス領域、１００…ワブラボタン、１０１…ワブラ電圧窓。

Claims (20)

  1. 　少なくとも一つの電子銃と、前記電子銃から放出された電子を加速・収束してプローブ電子線とする、対物レンズを含む電子レンズと、前記プローブ電子線を偏向する偏向器と、観察試料を乗せる試料台と、前記観察試料の観察画像の表示手段およびこれらの機能を制御するコントローラを備え、前記プローブ電子線を前記観察試料上に収束し、前記観察試料からの前記発生電子を検出することで前記観察試料の微細構造を観察する電子線装置であって、
      前記対物レンズと前記観察試料との間に前記プローブ電子線を減速する電界を印加するリターディング電源を持ち、リターディング電圧印加時において、前記対物レンズと前記観察試料の間のうち、前記プローブ電子線が通る領域での、リターディング電界の軸対称からのずれを可視化する可視化手段と、この結果をもとに電界のずれを低減するずれ低減手段とを有することを特徴とする電子線装置。
  2. 　請求項１記載の電子線装置において、
      前記ずれ低減手段は、前記試料台の傾け機構であり、２軸の傾き、もしくは、１軸の傾きと１軸の回転からなることを特徴とする電子線装置。
  3. 　請求項２記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記観察試料からの前記発生電子を前記観察試料上方の円形の穴もしくは不感帯のある検出器で直接検出する第1の手段か、あるいは、円形の穴のある板に試料から発生した電子を衝突させた結果、前記板から発生する電子を検出する第２検出手段を含み、
      前記コントローラでは、前記観察試料からの前記発生電子が前記第１の手段の穴もしくは不感帯又は前記板の穴にありその結果円形の暗い領域と、前記第１の手段の有感帯又は前記板の穴の縁に照射することで検出電子が増加する明るい領域もしくは明るい円環領域が見えるように、前記プローブ電子線の偏向範囲と収束のための前記電子レンズのレンズ条件を設定し、この円環が画像の中央に来るように前記試料台の前記傾け機構を制御する機能を持つこと、およびこの機能を発動させるための制御パネルもしくはスイッチを備えたことを特徴とする電子線装置。
  4. 　請求項１記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記リターディング電圧を所望の幅に変化させて、観察画像の視野のずれを見る機能であり、
      前記コントローラでは、観察画像の振動がゼロまたは最小となるように前記試料台の傾け機構を制御する機能を持つこと、およびこの機能を発動させるための制御パネルもしくはスイッチを備えたことを特徴とする電子線装置。
  5. 　請求項１記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記リターディング電圧を変化させ、前記プローブ電子線が前記試料に入射するエネルギーを０ｅＶ近傍および、前記プローブ電子線が入射できないミラー条件とし、この時の観察画像の非対称性を見ることを特徴とする電子線装置。
  6. 　請求項３記載の電子線装置において、
      前記軸対称からのずれが最小となるよう、前記試料台の傾きを自動で調節する機能を備えたことを特徴とする電子線装置。
  7. 　請求項４記載の電子線装置において、
      前記軸対称からのずれが最小となるよう、前記試料台の傾きを自動で調節する機能を備えたことを特徴とする電子線装置。
  8. 　請求項５記載の電子線装置において、
      前記軸対称ずれが最小となるよう、前記試料台の傾きを調節する機能を備えたことを特徴とする電子線装置。
  9. 　請求項６記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記リターディング電圧を所望の幅に変化させて、観察画像の視野のずれを見る機能を更に備えたことを特徴とする電子線装置。
  10. 　請求項６記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、更に前記リターディング電圧を変化させ、前記プローブ電子線が前記試料に入射するエネルギーを０ｅＶ近傍および、前記プローブ電子線が入射できないミラー条件とし、この時の観察画像の非対称性を見ることを特徴とする電子線装置。
  11. 　請求項７記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、更に前記リターディング電圧を変化させ、前記プローブ電子線が前記試料に入射するエネルギーを０ｅＶ近傍および、前記プローブ電子線が入射できないミラー条件とし、この時の観察画像の非対称性を見ることを特徴とする電子線装置。
  12. 　請求項９記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、更に前記リターディング電圧を変化させ、前記プローブ電子線が前記試料に入射するエネルギーを０ｅＶ近傍および、前記プローブ電子線が入射できないミラー条件とし、この時の観察画像の非対称性を見ることを特徴とする電子線装置。
  13. 　請求項５記載の電子線装置に置いて、
      前記プローブ電子線が前記観察試料に入射するエネルギーを変化させる手段としてリターディング電圧を、少なくとも３点以上選択できることを特徴とする電子線装置。
  14. 　請求項６記載の電子線装置において、
      前記プローブ電子線が前記観察試料に入射するエネルギーを変化させる手段としてリターディング電圧を、少なくとも３点以上選択できることを特徴とする電子線装置。
  15. 　請求項１４に記載の電子線装置において、
      前記試料台は半導体の断面試料を観察する試料台をそなえ、断面の観察をするさいに、プローブ電子線の加速を３ｋＶから５ｋＶのいずれかとしたことを特徴とする電子線装置。
  16. 　電子銃と、前記電子銃から放出された電子を加速してプローブ電子線とする加速手段と、試料を載せる試料台と、加速された前記プローブ電子線を減速して前記試料に照射する減速手段と、これらを制御するコントローラと、前記コントローラに接続された表示装置とを有する電子線装置において、
      前記減速手段により形成される電界の軸対称からのずれを可視化する可視化手段と、前記軸対称からのずれを低減する低減手段と、前記可視化手段により可視化された画像に基づき前記低減手段により前記軸対称からのずれを低減する操作パネルとを有することを特徴とする電子線装置。
  17. 　請求項１６記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記プローブ電子が通過する穴を有する反射板と、前記反射板に前記試料からの二次電子や反射電子の焦点を結ばせる結像制御手段と、前記穴を含む前記反射板に前記二次電子や反射電子が当たるように前記二次電子や反射電子を曲げる偏向制御手段とを含むことを特徴とする電子線装置。
  18. 　請求項１６記載の電子線装置において、
      前記可視化手段は、前記減速手段に交流信号を重畳するワブラ電源を含むことを特徴とする電子線装置。
  19. 　請求項１６記載の電子線装置において、
      前記ずれ低減手段は、前記試料台の傾斜回転機構を含み、
      前記操作パネルは、前記コントローラを介して前記傾斜回転機構により前記試料台の回転角の調整を行う回転角調整手段及び傾斜角の調整を行う傾斜角調整手段を有し、前記軸対称からのずれ低減に用いられるものであることを特徴とする電子線装置。
  20. 　請求項１９記載の電子線装置において、
      前記操作パネルは、前記コントローラを介して前記減速手段により前記プローブ電子線の前記試料への入射エネルギーを調整する入射エネルギー調整手段を更に有することを特徴とする電子線装置。
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