CN104126217B - 荷电粒子束装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高分辨率检测从试样(101)释放的荷电粒子(201)，高灵敏度的荷电粒子束装置。在配置为与试样(101)接触，由此由于照射的荷电粒子束(104)在试样(101)产生的吸收电流在自身中流过来进行检测，通过荷电粒子束(104)在试样(101)上扫描取得吸收电流图像的荷电粒子束装置中，在离开试样(101)配置了吸收电流检测器(202)的情况下，吸收电流检测器(202)在通过荷电粒子束(101)的照射从试样(101)出射的荷电粒子束(201)入射时，将入射的荷电粒子束(201)作为信号电流(Ia)检测，该信号电流(Ia)依存于从荷电粒子束(104)在试样(101)上的照射位置向吸收电流检测器(202)的方向相对于试样(101)的表面的法线方向和荷电粒子束(104)的入射方向中的至少一个方向所形成的角度θ。

Description

荷电粒子束装置
技术领域
本发明涉及一种向试样照射荷电粒子束的荷电粒子束装置。
背景技术
近年来，为了观察微小领域，使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、聚焦离子束加工观察装置(FIB)等荷电粒子束装置。这些装置中，对试样照射电子束或离子束等荷电粒子束。例如，当向试样照射电子束时，从试样表面释放二次电子、反射电子等，从试样里面释放透射电子。这些电子(荷电粒子)具有根据试样的形状、组成等，释放角度的释放量变化这样的角度依存性。因此，提出了以最适合检测的角度检测具有角度依存性的电子的装置(参考专利文献1等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-199002号公报
发明内容
发明要解决的课题
关于所述角度依存性，例如，反射电子在镜面反射方向上具有大的释放量(强的信号强度)。而且，虽然在该镜面反射方向的反方向上，释放量小成为弱的信号强度，但是基于该释放量可以得到凹凸部的轮廓的阴影不同的图像。若将该强的信号强度与弱的信号强度这2个信号强度相加，则强调试样的组成信息，若相减则强调试样的凹凸信息。如此，即使是从相同试样得到的反射电子的释放量(信号强度)，也会得到基于该反射电子的释放角度，即检测角度而不同的信息。这并不限于反射电子，二次电子、透射电子也可以说是这样，而且，并不限于电子，包含离子在内的荷电粒子也可以说是这样。即，反射荷电粒子、二次荷电粒子和透射荷电粒子等也有角度依存性。如果能够以最适合检测的角度检测具有角度依存性的荷电粒子，则能够满足大范围的需求。
但是，被荷电粒子束照射的试样，例如，像半导体装置那样，内部的构造细微化，当仅对构成该细微构造的局部部分照射荷电粒子束，检测从那里释放的荷电粒子时，其检测量是微少的。为了检测该微少的荷电粒子，并且，为了高灵敏度化，希望将检测器尽量靠近试样。其原因在于，若荷电粒子的飞行距离长，虽然飞行的空间是真空，但散射的概率变高，荷电粒子的收集效率降低。但是，若荷电粒子的飞行距离长，则飞行的荷电粒子彼此宽阔，因此能够提高角度分辨率，能够容易收集希望的角度的荷电粒子。相反，在将检测器靠近试样时，需要提高检测器的角度的分辨率。
在专利文献1中记载有为了以最适合的角度检测具有角度依存性的电子，将检测器靠近或远离试样，但没有记载即使检测器靠近试样，也能提高检测器的角度分辨率的装置。
因此，本发明要解决的课题在于，提供一种能够高分辨率地检测以特定的释放角度从试样释放的带点粒子，并且高灵敏度的荷电粒子束装置。
解决课题的手段
解决课题的手段
本发明提供一种荷电粒子束装置，其具有：荷电粒子束照射装置，其向试样照射荷电粒子束；吸收电流检测器，配置为与所述试样接触，由此使通过照射的所述荷电粒子束在所述试样产生的吸收电流在自身中流过来进行检测，通过所述荷电粒子束在所述试样上扫描，取得吸收电流图像，在离开所述试样配置所述吸收电流检测器时，所述吸收电流检测器在通过所述荷电粒子束的照射从所述试样出射的荷电粒子束入射时，将入射的荷电粒子束作为信号电流进行检测，所述信号电流依存于从所述荷电粒子束在所述试样上的照射位置向所述吸收电流检测器的方向相对于所述试样的表面的法线方向和所述荷电粒子束的入射方向中的至少一个方向所形成的角度。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够高分辨率地检测以特定的释放角度从试样释放的带点粒子，并且高灵敏度的荷电粒子束装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置的构成图。
图2A是表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器的前端部，检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其1)的模式图。
图2B是表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器的前端部，从试样检测吸收电流的方法的模式图。
图2C是表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器的前端部，检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其2)的模式图。
图2D是表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器的前端部，检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其3)的模式图。
图2E是表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器的前端部，检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其4)的模式图。
图3是使用本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置，基于具有角度依存性的荷电粒子生成图像的方法的流程图。
图4是在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置具有的显示装置中显示的GUI画面(第1窗口，主页)。
图5A是GUI画面内的检测器状态显示(其1)。
图5B是GUI画面内的检测器状态显示(其2)。
图5C是GUI画面内的检测器状态显示(其3)。
图6A是在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置具有的显示装置中显示的GUI画面(连续取得设定画面(其1))。
图6B是在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置具有的显示装置中显示的GUI画面(连续取得设定画面(其2))。
图7是本发明的第2实施方式的荷电粒子束装置的构成图。
图8是表示使用本发明的第2实施方式的荷电粒子束装置，在基材上形成非接触探头的方法的模式图。
图9是形成了多个非接触探头的基材的平面图。
具体实施方式
下面，参照适当附图详细说明本发明的实施方式。在各图中，对共通的部分赋予相同的符号，并省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1中表示本发明第1实施方式的荷电粒子束装置1的构成图。在第1实施方式中，作为荷电粒子束装置1，以电子束装置即SEM为例来进行说明，但本发明也适用于其他荷电粒子束装置(荷电粒子束显微镜)1。荷电粒子束装置1具有：承载并移动试样101的试样台102；进行使试样台102移动等的控制的试样位置控制装置103；对试样101照射并扫描电子束(荷电粒子束)104的电子束光学系统装置105；控制电子束光学系统装置105的电子束光学系统控制装置106；检测在试样101发生的二次电子等的二次电子检测器107；控制二次电子检测器107的二次电子检测器控制装置108；导电部件109；将导电部件109可拆装地安装在前端，检测吸收电流的吸收电流检测器110；进行吸收电流检测器110的检测的控制的吸收电流检测器控制装置111；承载并移动吸收电流检测器110的吸收电流检测器台112；进行吸收电流检测器台112的移动的控制的吸收电流检测器位置控制装置113；控制所述各装置的中央处理器(计算机)114；具备显示SEM图像、吸收电流图像等以及操作画面等的显示器的显示装置115；收纳试样101和导电部件109等，保持真空氛围的真空容器116。试样位置控制装置103、电子束光学系统控制装置106、二次电子检测器控制装置108、吸收电流检测器控制装置111、吸收电流检测器位置控制装置113等由中央处理装置114控制。中央处理装置114可以使用个人计算机或工作站等。将试样台102、电子束光学系统装置105、二次电子检测器107、吸收电流检测器110、吸收电流检测器台112配置在真空容器116内部。
通过以上的结构，向试样101照射电子束104，在从试样101释放的二次电子等中，用导电部件109捕获具有角度依存性的二次电子等，并产生信号电流。吸收电流检测器110将该信号电流作为吸收电流来进行检测，与吸收电流图像相同地，取得信号电流图像。导电部件109安装在吸收电流检测器110的电缆状的前端部202上。由此，可以将导电部件109配置在试样101的近旁，即使从试样101释放的二次电子微少，也可以切实地捕获。另外，通过改变从配置了导电部件109的试样101开始的方向，能够容易地评价二次电子等的角度依存性。并且，若将导电部件109配置在从试样101具有角度依存性的特定的方向上，则能够取得所述信号电流。在扫描向试样101照射的电子束104的同时，能够通过取得所述信号电流来取得信号电流图像。
从试样101释放的二次电子等，也可以由二次电子检测器107检测。在扫描向试样101照射的电子束104的同时，由二次电子检测器107检测二次电子等，因此可以取得SEM图像。
图2A表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用吸收电流检测器110的前端部202，检测具有角度依存性的荷电粒子(二次电子)201的方法(其1)。另外，二次荷电粒子(二次电子)还包括二次荷电粒子(反射电子)。若向试样101照射电子束104，则从试样101释放二次电子201。若释放的二次电子201与吸收电流检测器110的前端部202的导电部件109碰撞时，则从导电部件109在与导电部件109连接的信号线204中流过信号电流Ia。并非将与导电部件109碰撞的二次电子201全部转换为信号电流Ia，而是与导电部件109碰撞的二次电子201和从导电部件109释放的三次荷电粒子(三次电子)205的差成为信号电流Ia。通过检测该信号电流Ia，可以取得反应了二次电子201所持有的试样信息的信号电流图像。虽然信号电流Ia微弱，但例如通过增加电子束104的电流量，或者增加吸收电流检测器110等的信号放大率，可以进行图像化。
配置导电部件109，从电子束104在试样101上的照射位置向导电部件109的方向相对于试样101的表面的法线方向或者电子束104的入射方向所形成的角度θ，与具有角度依存性的二次电子201进行出射的特定的角度一致。此外，配置导电部件109，使从电子束104在试样101上的照射位置能够看到导电部件109的角度范围△θ，与具有角度依存性的二次电子201进行出射的特定的角度范围一致。
吸收电流检测器110的前端部202具有：同轴电缆203、与同轴电缆203连接的接触探头208、与接触探头连接的导电部件(非接触探头)109。同轴电缆203具有：流过信号电流Ia的信号线204、将信号线204覆盖并接地的屏蔽207、使信号线204与屏蔽207绝缘的绝缘材料206。接触探头208从同轴电缆203的端部突出。接触探头208与信号线204连接并被支撑。如后面所述，将接触探头208用作与试样101直接接触电气连接的探头。导电部件109与接触探头208连接并被支撑。如图2A所示，将导电部件109用作不与试样101接触的非接触探头。这样一来，可以仅将与导电部件109碰撞的二次电子201作为信号电流Ia。与屏蔽207碰撞的二次电子201，因为屏蔽207接地，所以流向接地，能够防止充电。另外，当与导电部件109碰撞的二次电子201的量远比与屏蔽207碰撞的二次电子201的量多时，可以省略屏蔽207与绝缘材料206。
导电部件109与接触探头208的前端连接，并且相对于接触探头208可以安装、拆卸。另外，接触探头208兼有导电部件109的功能，因此可以省略导电部件109。无需将导电部件109从接触探头208取下，将导电部件109直接与试样101连接，由此可以兼有接触探头208的功能。即，也可以将检测吸收电流的接触探头208用作用于检测信号电流Ia的导电部件(非接触探头)109。另外，在Micro-sampling(注册商标)中，也可以将提取微样本的探头作为导电部件(非接触探头)109、接触探头208使用。
另外，在图2A中，虽然将导电部件109的形状做成圆板形状，但并不限于该形状。通过改变导电部件109的形状、大小等，可以改变检测灵敏度、检测范围。如后所述，变更导电部件109的大小、形状的方法具有更换为大小或形状不同的其他导电部件，或者与吸收电流检测器110的前端部202一起转动或往复运动等方法。
希望导电部件109的材质为二次电子释放量低的轻元素，或者包含所述轻元素。具体的说，希望导电部件109的材质组成为比铜的原子序数小的元素，或者包含该元素。能抑制三次电子205释放，增加信号电流Ia。
另外，导电部件109也可以有施加电压的功能。例如，若施加正向电压，则吸引二次电子、反射电子、三次电子，能够增加信号电流Ia。另外，若施加负50V左右电压，则使二次电子折回，只能够获得反射电子。
在试样101大的情况下，电子束104扫描，在试样101上的照射位置移动时，所述角度θ偏离具有角度依存性的二次电子201进行出射的特定的角度。因此，首先，使用中央处理装置114内的单位图像取得装置，在满足角度θ与该特定的角度大体相等的条件的试样101上的区域R2内，电子束104进行扫描，取得基于信号电流Ia的单位图像。接着，伴随着通过试样台102从区域R2向区域R3的移动，中央处理装置114内的检测器移动装置，使吸收电流检测器的前端部202(导电部件109)从位置P2移动到满足所述条件的位置P3。反复执行这些单位图像的取得以及吸收电流检测器的前端部202(导电部件109)的移动。由此，能够取得与区域R1和位置P1对应的单位图像、与区域R2和位置P2对应的单位图像、与区域R3和位置P3对应的单位图像这样的多个单位图像。中央处理装置114将取得的多个单位图像合成，能够取得信号电流图像。
图2B表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用了吸收电流检测器的前端部202的从试样101检测吸收电流Ib的方法。将导电部件109从接触探头208取下。然后，接触探头208接触试样101。当对试样101照射电子束104时，不仅产生二次电子201，在试样101中还产生吸收电流Ib。该吸收电流Ib流入接触探头208，由吸收电流检测器110(参照图1)进行检测。然后，通过电子束104在试样101上扫描能够取得吸收电流图像。
图2C表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用了吸收电流检测器的前端部202的检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其2)。在接触探头208的前端，安装了导电部件(反射电子用探头)109a(109)。导电部件109a为大致马蹄形。导电部件109a在平面视图中外周为半圆形，内周也成为与外周的半圆中心相同的半圆型。当向试样101照射电子束104时，还包括反射电子在内，沿着以试样101上的照射地点为顶点的向下凸的锥(圆锥)状的侧面释放具有相同性质的角度依存性的二次电子201。因此，如果沿着该锥的周向配置导电部件109a，则能够提高二次电子201的收获。然后，如果将导电部件109a向试样101靠近，则能够捕获释放方向相对于电子束的方向形成的角度大的二次电子201，如果将导电部件109a离开试样101，则能够捕获释放方向相对于电子束的方向形成的角度小的二次电子201。另外，二次电子201，不仅在该锥的周向上均匀释放，还存在在周向上也具有角度依存性的情况。通过该导电部件109a，相对于周向的全周360度仅配置一半180度，因此还能够检测周向上具有角度依存性的二次电子201。另外，相对于试样101，在与电子束104同侧，配置导电部件109a，但由于在导电部件109a的平面视图中外周和内周为半圆形，所以能够容易地进行电子束104不横穿导电部件109a，使电子束104在导电部件109a的内侧进入在外侧出去的扫描。
图2D表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用了吸收电流检测器的前端部202的检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其3)。在接触探头208的前端，安装了导电部件(透射电子用探头)109b(109)。导电部件109b为圆环形状。导电部件109b在平面视图中，外周为圆形，内周也是与外周的圆的中心相同的圆型。若向试样101照射电子束104，则二次电子201不仅像反射电子一样反射，还像透射电子一样透过试样101。然后，透射电子中的具有相同性质的角度依存性的二次电子201，沿着以试样101上的照射地点为顶点向上凸的锥(圆锥)状的侧面释放。因此，如果沿着该锥的周向配置导电部件109a，则可以提高二次电子(透射电子)201的收获。然后，如果将导电部件109a向试样101靠近，则能够捕获释放方向相对于电子束的方向所形成的角度大的二次电子201，如果将导电部件109a离开试样101，则能够捕获释放方向相对于电子束的方向所形成的角度小的二次电子201。相对于试样101，将导电部件109配置于电子束104的相反侧。
在图2E中表示在本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置中，使用了吸收电流检测器的前端部202的检测具有角度依存性的荷电粒子的方法(其4)。在接触探头208的前端，安装了导电部件(衍射图形用探头)109c(109)。导电部件109c为立方体的形状。导电部件109c在平面视图中为正方形。根据导电部件109c，在知道结晶方位后能够取得重要的衍射图形。相对于试样101，将导电部件109c配置于电子束104的相反侧。导电部件109c的上述正方形成为衍射图形的各个位置的像素。使导电部件109c移动以便在产生衍射图形的平面上扫描，同时作为该平面上的各位置的像素在每个位置取得二次电子(透射电子)201。在每个位置检测取得的二次电子(透射电子)201来作为信号电流Ia。
如上所述，取下导电部件109，使用图2B的接触探头208，在接触探头208上安装图2C的导电部件(反射电子用探头)109a、图2D的导电部件(透射电子用探头)109b、图2E的导电部件(衍射图形用探头)109c，可以根据目的变更探头。
图3表示使用本发明的第1实施方式的荷电粒子束装置，根据具有角度依存性的荷电粒子生成图像的方法的流程图。根据该流程图，可以连续取得事先登录的多个位置的信号电流图像。首先，在步骤S1中，操作者将试样101放置在从真空容器116取出的试样台102上。中央处理装置114通过试样位置控制装置103，将放置了试样101的试样台102导入真空容器116内。
接下来，在步骤S2中，中央处理装置114通过电子束光学系统控制装置控制电子束光学系统装置，在试样101的周边一边扫描一边照射电子束104，另外，通过二次电子检测器控制装置108控制二次电子检测器107，检测来自试样101周边的二次电子，在显示装置115上显示SEM图像。操作者一边确认该SEM图像，一边从中央处理装置114控制试样台102调整试样101的位置。
图4表示在显示装置115上显示的GUI画面(第1窗口、主页)115a。在图3的步骤S3中，中央处理装置114在显示装置115上显示该GUI画面(第1窗口、主页)115a。操作者使用检测器选择下拉框401指示中央处理装置114，将使用的检测器从二次电子检测器107切换到吸收电流检测器110，根据该指示，中央处理装置114进行切换。
接下来，在步骤S4中，中央处理装置114通过电子束光学系统控制装置控制电子束光学系统装置，在试样101和吸收电流检测器的前端部202的周边一边扫描一边照射电子束104，另外，通过二次电子检测器控制装置108，控制二次电子检测器107检测来自试样101和吸收电流检测器的前端部202周边的二次电子，在显示装置115上显示SEM图像。当操作者在确认该SEM图像的同时，点击了图4的检测器导入按钮显示409时，从中央处理装置114控制试样台102，调整试样101的位置，并且控制吸收电流检测器台112，调整导电部件109(接触探头208)的位置，将导电部件109(接触探头208、吸收电流检测器110)导入SEM图像的视野内。另外，当操作者点击了图4的检测器退出按钮410时，中央处理装置114使导电部件109(接触探头208、吸收电流检测器)退出到SEM图像的视野外。
步骤5中，中央处理装置114在显示装置115上显示图4所示的GUI画面(第1窗口、主页)115a。操作者使用检测信号(探头)选择下拉框402，选择由吸收电流检测器110检测的角度依存信号的种类，即从接触探头208、反射电子用探头109a、透射电子用探头109b、衍射图形用探头109c中选择使用的探头。为了切换为使用的探头，操作者指示中央处理装置114，根据该指示，中央处理装置114进行切换。
接下来，步骤S6中，操作者为了进行初始设定，点击图4的检测器初始设定按钮显示411。通过该点击，中央处理装置114进行例如导电部件109和试样101的形状测定、相互位置关系、检测区域、以及为了避免导电部件109与试样101的干扰的调整等。中央处理装置114通过电子束光学系统控制装置控制电子束光学系统装置，在导电部件109和试样101的周边一边扫描一边照射电子束104，另外，通过二次电子检测器控制装置108控制二次电子检测器107，检测来自导电部件109和试样101周边的二次电子，取得导电部件109和试样101的SEM图像。将上述形状测定、检测区域、与试样的位置关系的结果在图4的检测器状态显示403的X-Y平面显示404以及X-Z平面显示405上进行显示。基于该显示，操作者能够通过中央处理器114调整导电部件109与试样101的位置。将导电部件109和试样101的位置关系设定为导电部件109和试样101不相互干扰，并且具有角度依存性的二次电子射入导电部件109的位置关系。
另外，在导电部件109的形状的测定中，可以不使用上述SEM图像，而是在导电部件109和其周边一边扫描一边照射电子束104，使用通过吸收电流检测器110检测通过该照射在导电部件109产生的吸收电流得到的吸收电流图像。这样一来，不映入试样101等，能够取得只有导电部件109的形状的图像，测定精度提高。另外，在试样101的形状的测定中，也可不使用所述SEM图像，而是在试样101和其周边一边扫描一边照射电子束104，通过导电部件109取得通过该照射从试样101释放的二次电子，产生信号电流，使用通过吸收电流检测器110检测该信号电流得到的信号电流图像。为了避免与试样101的干扰的调整有例如与试样101接触一次登录相对位置的方法，使导电部件109旋转，取得来自侧面的图像，根据该图像测定与试样101的距离并登录的方法等。
在图5A中表示初始设定时的GUI画面内的检测器状态显示403的例子(其1)。在检测器状态显示403的X-Y平面显示404中显示了导电部件(反射电子用探头)109a在X-Y平面上投影的图像501。显示了导电部件(反射电子用探头)109a被接触探头208支撑的位置503。另外，测量导电部件(反射电子用探头)109a的外周等的半圆的直径的尺寸等，在尺寸显示504上显示。根据这些显示，操作者能够容易地掌握能够检测反射电子的检测区域。在检测器状态显示403的X-Z平面显示405上，显示有导电部件(反射电子用探头)109a在X-Z平面上投影的图像501和试样101在X-Z平面上投影的图像502。另外，测量导电部件(反射电子用探头)109a和试样101之间的距离的尺寸等，在尺寸显示504上显示。根据这些显示，操作者能够容易地掌握在试样101的上方配置了导电部件(反射电子用探头)109a。另外，操作者能够容易地掌握从试样101上(的电子束104的照射位置)向导电部件(反射电子用探头)109a的方向。
在图5B中表示初始设定时的GUI画面内的检测器状态显示403的例子(其2)。在检测器状态显示403的X-Y平面显示404上，显示有导电部件(透射电子用探头)109b在X-Y平面上投影的图像501。显示导电部件(透射电子用探头)109b被接触探头208支撑的位置503。另外，测量导电部件(透射电子用探头)109b的外周等的圆的直径的尺寸等，显示在尺寸显示504上。根据这些显示，操作者能够容易地掌握能够检测透射电子的检测领域。在检测器状态显示403的X-Z平面显示405上显示了导电部件(透射电子用探头)109b在X-Z平面上投影的图像501和试样101在X-Z平面上投影的图像502。另外，测量导电部件(透射电子用探头)109b和试样101之间的距离的尺寸等，在尺寸显示504上显示。根据这些显示，操作者能够容易地掌握在试样101的下方配置了导电部件(透射电子用探头)109b。另外，操作者能够容易地掌握从试样101上(的电子束104的照射位置)向导电部件(透射电子用探头)109a的方向。
图5C中表示初始设定时的GUI画面内的检测器状态显示403的例子(其3)。在检测器状态显示403的X-Y平面显示404上，显示了导电部件(衍射图形用探头)109c在X-Y平面上投影的图像501。显示了导电部件(衍射图形用探头)109c被接触探头208支撑的位置503。另外，显示了导电部件(衍射图形用探头)109c的扫描方向(范围)显示505。根据这些显示，操作者能够容易地掌握能够检测透射电子的检测领域。在检测器状态显示403的X-Z平面显示405上，显示了导电部件(衍射图形用探头)109c在X-Z平面上投影的图像501和试样101在X-Z平面上投影的图像502。另外，测量导电部件(衍射图形用探头)109c和试样101之间的距离的尺寸等，在尺寸显示504上显示。根据这些显示，操作者能够容易地掌握在试样101的下方配置了导电部件(衍射图形用探头)109c。另外，操作者能够容易地掌握从试样101上(的电子束104的照射位置)向导电部件(衍射图形用探头)109c的方向。
接下来，在图3的步骤S7中，操作者为了进行连续图像取得设定，点击图4的连续取得显示412的连续取得设定按钮显示413。通过该点击，中央处理装置114进行例如导电部件109的驱动位置的坐标登录、信号电流图像的取得数、信号电流图像的观察条件设定。另外，如果使用预先设定的条件，步骤S6和S7可以省略。
在图6A中表示在连续图像取得设定中，当点击了图4的连续取得设定按钮显示413时，在显示装置115上显示的GUI画面(连续取得设定画面(其1：坐标位置设定模式602))601。在坐标位置设定模式602中，在坐标登录表显示604中设定(登录)导电部件109的观察时的多个位置，具体的说，位置503(参照图5A等)的多个移动目的地。另外，位置设定可以用XYZ坐标设定，也可以用T(角度)和R(距离)设定。在工序数显示414中，显示了在坐标登录表显示604中登录的位置的登录数。在图像取得时间设定显示605中，可以设定每一个(每一处)的取得时间。取得时间越大，画质越鲜明。根据在图像取得时间设定显示605上显示的图像取得时间和在工序数显示414上显示的工序数的乘积，决定总时间，并在总时间显示415上显示。
在图6B中表示在连续图像取得设定中，当点击了图4的连续取得设定按钮显示413时，在显示装置115上显示的GUI画面(连续取得设定画面(其2：移动区域设定模式603))601。在移动区域设定模式603中，通过设定开始坐标位置设定显示606、结束坐标位置设定显示607、像素数设定显示608来决定电子束104的扫描范围。根据该设定，在图像取得时间设定显示605上显示的图像取得时间变化，在总时间显示415上显示的总时间变化。操作者可以一边看总时间显示415等，一边变更在像素数设定显示608上显示的像素数等。
接下来，在图3的步骤S8中，操作者为了开始连续图像取得，点击图4的移动按钮417。如果点击停止按钮418，则能够停止连续图像取得。另外，如果点击基准位置按钮416，则能够使导电部件109和试样101移动到在步骤S6初始设定的位置。
接下来，在步骤S9中，中央处理装置114使导电部件109(吸收电流检测器110)向在步骤S7中登录的坐标位置(登录坐标)移动。在图4的前端坐标显示406的当前坐标显示407中，显示了导电部件109的当前位置。在前端坐标显示406的设定坐标显示408中，显示了与当前位置对应的登录坐标。因为将在当前坐标显示407中显示的当前位置和在设定坐标显示408中显示的登录坐标上下并列地显示，能够容易地确定一致不一致，若大体一致，则可以判断导电部件109在正常地移动。
接下来，在步骤S10中，中央处理装置114对每个登录坐标取得吸收电流图像(也可以是单位图像)。
最后，在步骤S11中，中央处理装置114重复步骤S9和S10，直到达到在步骤S7中设定的信号电流图像取得数(设定数)，当达到设定数时结束本流程。
关于吸收电流检测器110(导电部件109)的移动，可以具有吸收电流检测器110能够倾斜的机构。当试样101表面倾斜时，与试样101一直地使吸收电流检测器110也倾斜，使相对试样101表面平行的平面为X-Y驱动面，由此能够使需要3轴驱动的复杂的操作变为仅X、Y的2轴的移动，能够容易地进行导电部件109的移动。另外，可以具有导电部件109能够旋转的机构。由此，特别是图2C中表示的导电部件(反射电子用探头)109a，可以在周向上移动，可以容易地观测周向的角度依存性。
(第2实施方式)
图7表示本发明第2实施方式的荷电粒子束装置1的构成图。第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，具有向试样101和导电部件109照射离子束701的离子束光学系统装置(离子束照射装置)702和向试样101和导电部件109供给辅助气体的辅助气体供给装置704。离子束光学系统装置702和辅助气体供给装置704配置在真空容器116内。另外，荷电粒子束装置1具有控制离子束光学系统装置702的离子束光学系统控制装置703和控制辅助气体供给装置704的辅助气体供给用控制装置705。通过离子束光学系统控制装置703，能够从中央处理装置114操作离子束光学系统装置702。通过辅助气体供给用控制装置705，能够从中央处理装置114操作辅助气体供给装置704。
图8中表示使用第2实施方式的荷电粒子束装置1，在导电性的基材801上形成导电部件(反射电子用探头)109a的方法。在离子束光学系统装置702中，当施加大的加速电压向基材801照射离子束701时，能够对该照射部位进行蚀刻(削减)。因此，首先最初通过所述蚀刻，在基材801上形成周围加工槽802。以保留导电部件109a和支撑部804的方式形成周围加工槽802。接下来，向周围加工槽802的侧壁照射离子束701，对周围加工槽802的侧壁进行蚀刻。由此，在导电部件109a(支撑部804)和基材801的本体之间形成挖底加工空间803。导电部件109a由支撑部804支撑，成为空中悬浮的状态。接下来，使接触探头208接触导电部件109a。保持接触，在向导电部件109a供给来自辅助气体供给装置704的辅助气体的同时，当向接触的部位照射离子束701时，导电体806在导电部件109a和接触探头208堆积，将导电部件109a与接触探头208的前端连接(接合)。在第1实施方式中，将荷电粒子束104作为电子束进行了说明，但在第2实施方式中，如果使荷电粒子束104不是电子束，而是离子束，可以用荷电粒子束104代替离子束701。而且，照射离子束701的离子束光学系统装置702可以省略。最后，向支撑部804照射离子束701，蚀刻并切断支撑部804。可以从基材801保持与接触探头208连接地提取导电部件109a。另外，该提取可以和Micro sampling(注册商标)同样地实施。另外，可以在基材801上使用试样101，但也可以配置在试样101附近。
另外，如图2B所示，在将试样101和接触探头208连接时，在使接触探头208与试样101接触的状态下，在向试样101供给辅助气体的同时，可以向试样101的与接触探头208接触的地方照射离子束701。导电体在试样101和接触探头208上堆积，能够将试样101和接触探头208连接(接合)。
图9表示形成了多个导电部件(非接触探头)109(109a、109b、109c、109d、109e)的基材801的平面图。基材801具有由支撑部804支撑的多个导电部件(反射电子用探头)109a、导电部件(透射电子用探头)109b、导电部件(衍射图形用探头)109c。另外，基材801具有由支撑部804支撑的多个导电部件(反射电子用探头)109d。导电部件109d在平面视图中，外周为4分之1的圆形(扇形)，内周也是与外周的扇形中心相同的扇形。通过导电部件109d，能够通过比导电部件109a高的分辨率观察周向的角度依存性。于是，如果使上述扇形的中心角的大小缩小，则能够提高分辨率。另外，基材801具有由支撑部804支撑的多个导电部件(透射电子用探头)109e。导电部件109e与导电部件109b相比，外径和内径都变小。通过导电部件109e，如果检测相同的二次电子则能够比导电部件109b靠近试样101，如果使与试样101的距离相同，则能够检测具有与导电部件109b不同的角度依存性的二次电子。若使用该基材801，则可以迅速准备(安装)各种各样的导电部件(非接触探头)109(109a、109b、109c、109d、109e)。
可以没有离子束701。这时，当照射电子束104时供给进行蚀刻的蚀刻气体，或者当照射电子束104时供给进行沉积的沉积气体即可。
符号说明
1 荷电粒子束装置
101 试样
102 试样台
103 试样位置控制装置
104 电子束(荷电粒子束)
105 电子束光学系统装置(荷电粒子束照射装置)
106 电子束光学系统控制装置(荷电粒子束照射装置)
107 二次电子检测器(二次荷电粒子检测器)
108 二次电子检测器控制装置(二次荷电粒子检测器)
109 导电部件(非接触探头：吸收电流检测器)
109a 导电部件(反射(二次)荷电粒子用(非接触)探头：吸收电流检测器)
109b 导电部件(透射荷电粒子用(非接触)探头：吸收电流检测器)
109c 导电部件(衍射图形用(非接触)探头：吸收电流检测器)
110 吸收电流检测器本体(吸收电流检测器)
111 吸收电流检测器控制装置(吸收电流检测器)
112 吸收电流检测器台(检测器移动装置：吸收电流检测器)
113 吸收电流检测器位置控制装置(吸收电流检测器)
114 中央处理装置(单位图像取得装置、计算机)
115 显示装置
115a GUI画面
116 真空容器
201 二次荷电粒子(角度依存荷电粒子)
202 吸收电流检测器的前端部
203 同轴电缆
204 信号线
205 三次荷电粒子
206 绝缘材料
207 屏蔽
208 接触探头
401 检测器选择下拉框(显示)
402 检测信号(探头)选择下拉框(显示)
403 检测器状态显示
404 X-Y平面显示
405 X-Z平面显示
406 检测器的前端坐标显示
407 当前坐标显示
408 设定坐标显示
409 检测器导入按钮显示
410 检测器退出按钮显示
411 检测器初始设定按钮显示
412 连续取得显示
413 连续取得设定按钮显示
414 工序数显示
415 总时间显示
416 基准位置按钮显示
417 移动按钮显示
418 停止按钮显示
501 导电部件的图像
502 试样的图像
503 导电部件的支撑的位置
504 尺寸显示
505 扫描方向(范围)显示
601 连续取得设定画面
602 坐标位置设定模式
603 移动区域设定模式
604 坐标登录表显示
605 图像取得时间设定显示
606 开始坐标位置设定显示
607 结束坐标位置设定显示
608 像素数设定显示
701 离子束
702 离子束光学系统装置(离子束照射装置)
703 离子束光学系统控制装置(离子束照射装置)
704 辅助气体供给装置
705 辅助气体供给用控制装置
801 基材
802 周围加工槽
803 挖底加工空间
804 支撑部
805 沉积气体(辅助气体)
806 导电体(堆积物)
Ia 信号电流
Ib 吸收电流
θ荷电粒子束从试样上的照射位置的出射方向与入射方向形成的角度△θ特定的角度范围
R1、R2、R3满足角度条件的试样上的扫描区域
P1、P2、P3满足角度条件的检查位置
(注1)使原权利要求4成为权利要求4、5
(注2)使原权利要求4成为权利要求9
(注3)将原权利要求9至18延后

Claims (15)

1.一种荷电粒子束装置，其具有：
荷电粒子束照射装置，其向试样照射荷电粒子束；
吸收电流检测器，配置为与所述试样接触，由此使通过照射的所述荷电粒子束在所述试样产生的吸收电流在自身中流过来进行检测，
通过所述荷电粒子束在所述试样上扫描，取得吸收电流图像，
所述荷电粒子束装置的特征在于，
在离开所述试样配置所述吸收电流检测器时，所述吸收电流检测器在通过所述荷电粒子束的照射从所述试样出射的荷电粒子束入射时，将入射的荷电粒子束作为信号电流进行检测，
所述信号电流依存于从所述荷电粒子束在所述试样上的照射位置向所述吸收电流检测器的方向相对于所述试样的表面的法线方向和所述荷电粒子束的入射方向中的至少一个方向所形成的角度，
所述吸收电流检测器具有：
与所述试样接触，流过所述吸收电流的接触探头，
从所述试样出射的荷电粒子束入射，流过所述信号电流的非接触探头，
所述非接触探头与所述接触探头的前端连接。
2.根据权利要求1所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述接触探头和所述非接触探头中的至少任何一方与同轴电缆连接，
所述同轴电缆具有流过所述吸收电流和所述信号电流中的至少任何一方的信号线和将所述信号线覆盖并接地的屏蔽。
3.根据权利要求1所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
具有向所述试样和所述吸收电流检测器供给辅助气体的辅助气体供给装置，
在使所述接触探头与所述试样接触的状态下，在向所述试样供给所述辅助气体的同时，向所述试样的所述接触探头接触的地方照射所述荷电粒子束，导电体在所述试样和所述接触探头堆积，将所述试样和所述接触探头连接，
在使所述接触探头的前端与所述非接触探头接触的状态下，在向所述接触探头和所述非接触探头供给所述辅助气体的同时，向所述非接触探头的所述接触探头的前端接触的地方照射所述荷电粒子束，导电体在所述非接触探头和所述接触探头的前端堆积，将所述非接触探头和所述接触探头的前端连接。
4.根据权利要求1所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
具有向所述试样和所述吸收电流检测器供给辅助气体的辅助气体供给装置；和
向所述试样和所述吸收电流检测器照射离子束的离子束照射装置，
在使所述接触探头与所述试样接触的状态下，在向所述试样供给所述辅助气体的同时，向所述试样的所述接触探头接触的地方照射所述离子束，导电体在所述试样和所述接触探头堆积，将所述试样和所述接触探头连接，
在使所述接触探头的前端与所述非接触探头接触的状态下，在向所述接触探头和所述非接触探头供给所述辅助气体的同时，向所述非接触探头的所述接触探头的前端接触的地方照射所述离子束，导电体在所述非接触探头和所述接触探头的前端堆积，将所述非接触探头和所述接触探头的前端连接。
5.根据权利要求1或2所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
在所述非接触探头的组成中，含有比铜的原子序数小的元素。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述非接触探头是以下探头中的至少一个探头：
在从所述试样出射的荷电粒子束为反射荷电粒子或者二次荷电粒子的情况使用的反射荷电粒子用探头；
在从所述试样出射的荷电粒子束为透射荷电粒子，且从所述试样出射的多个荷电粒子束的轨迹在大体圆锥的侧面上通过的情况使用的透射荷电粒子用探头；以及
在从所述试样出射的荷电粒子束为透射荷电粒子，且取得衍射图形的情况使用的衍射图形用探头。
7.根据权利要求6所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述反射荷电粒子用探头、所述透射荷电粒子用探头和所述衍射图形用探头中的至少2个根据所述情况变更与所述接触探头的前端的连接。
8.根据权利要求1所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述非接触探头在导电性的基材上作出，与所述接触探头的前端连接，保持连接地从所述基材提取。
9.根据权利要求8所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
通过用荷电粒子照射装置向所述基材照射荷电粒子束，削减所述基材来形成所述非接触探头。
10.根据权利要求8所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
通过用离子束照射装置向所述基材照射离子束，削减所述基材来形成所述非接触探头。
11.根据权利要求1至4中的任意一项所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
具有对通过所述荷电粒子束的照射从所述试样出射的二次荷电粒子进行检测的二次荷电粒子检测器，
通过所述荷电粒子束在所述试样上扫描，取得二次荷电粒子图像。
12.根据权利要求11所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
具有具备GUI的显示装置和计算机，
所述计算机在所述显示装置中进行以下显示中的至少一个显示：
催促操作员选择使用所述吸收电流检测器与所述二次电子检测器中的哪个的显示；
催促操作员选择检测所述吸收电流和所述信号电流中的哪个的显示；以及
催促操作员选择使用在从所述试样出射的荷电粒子束为反射荷电粒子或二次荷电粒子的情况使用的反射荷电粒子用探头、在从所述试样出射的荷电粒子束为透射荷电粒子且从所述试样出射的多个荷电粒子束的轨迹在大体圆锥的侧面上通过的情况使用的透射荷电粒子用探头、和在从所述试样出射的荷电粒子束为透射荷电粒子且取得衍射图形的情况使用的衍射图形用探头中的哪个的显示。
13.根据权利要求1至4中的任意一项所述的荷电粒子束装置，其特征在于，具有：
通过所述荷电粒子束在满足所述角度略等于特定的角度的条件的所述试样上的区域内扫描，取得基于所述信号电流的单位图像的单位图像取得装置；以及
伴随所述区域的移动，使所述吸收电流检测器移动到满足所述条件的位置的检测器移动装置，
反复实施所述单位图像的取得和所述吸收电流检测器的移动，将取得的多个所述单位图像合成来取得信号电流图像。
14.根据权利要求11所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述荷电粒子束照射装置向所述吸收电流检测器和所述试样照射所述荷电粒子束，
所述二次荷电粒子检测器对通过所述荷电粒子束的照射，从所述吸收电流检测器和所述试样出射的二次荷电粒子进行检测，
通过所述荷电粒子束在所述非接触探头上和所述试样上扫描，取得所述吸收电流检测器和所述试样的二次荷电粒子图像，
将基于所述吸收电流检测器和所述试样的二次荷电粒子图像的所述吸收电流检测器和所述试样的位置关系设定成所述吸收电流检测器和所述试样相互不干扰，并且所述角度略等于特定的角度的位置关系。
15.根据权利要求1所述的荷电粒子束装置，其特征在于，
所述荷电粒子束照射装置向所述非接触探头照射所述荷电粒子束，
通过所述荷电粒子束在所述非接触探头上扫描，取得所述非接触探头的形状作为吸收电流图像。
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