JP2000173528A

JP2000173528A - 走査型電子顕微鏡

Info

Publication number: JP2000173528A
Application number: JP34645198A
Authority: JP
Inventors: Taku Oshima; 卓大嶋; 敦子 ▲高▼藤; Atsuko Takato; Masayuki Hiranuma; 雅幸平沼; Kimio Kanda; 公生神田; Tadashi Otaka; 正大高; Takashi Iiizumi; 孝飯泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】精度劣化、分解能低下の原因となる帯電現象を
感知して知らせる機能を有し、帯電対策を簡便化し、帯
電し易い試料に対しても短時間で熟練を要さずに、高精
度、高分解能の測定を可能とする。【解決手段】試料の観察領域の表面電位観測手段もしく
はそれによる画像の変化のモニタ手段により帯電現象を
感知し、その結果の表示手段を有し、前記表面電位の観
測結果、画像のモニタ結果またはそれら結果の分類項目
をもとに、帯電対策を行う手段を起動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型電子顕微鏡に
係り、特に半導体用に電子線を低加速化した装置におい
て帯電しやすい試料の観察・測定に好適な走査型電子顕
微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査型電子顕微鏡（SEM）は、電
子源から放出される電子線を加速し、電子レンズで細い
電子ビームとし、これを一次電子ビームとして走査偏向
器を用いて試料上に走査し、得られる2次電子あるいは
反射電子を検出して像を得ていた。半導体検査用には例
えば特開平09−171791号公報のように、検査試料に電位
を与え、試料上に入射する一次電子ビームのエネルギー
を1kV前後と低加速にすることで、高分解能を維持しつ
つ低欠陥化および絶縁体のチャージアップ低減を行って
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の低加速化SEMに
おいては、絶縁体膜等が表面にある試料では、低減した
といっても電子線照射のためにある程度の電荷がたま
り、表面電位が変化する。このSEMでは、一次電子ビー
ムのエネルギーが小さいため、わずかの電位変化でも、
測定寸法精度が悪くなる。また、ドリフトやコントラス
ト低下により高分解能の観察測定が困難になるという問
題があった。

【０００４】帯電の対策として例えば、特開平5−15192
4号公報に示されるように、正に帯電したことを検出す
る手段として、高倍率で観察した後に倍率を下げて観察
すると直前に観察していた領域が周辺よりも暗くなって
いることを調べて知らせる方法が考案されている。

【０００５】また、帯電する試料を観察する経験的方法
として、特開平5−151927号公報に示されるような、プ
リドーズと呼ばれる方法がある。これは、一度低倍率で
観察して本来観察したい領域よりも広い領域に電子線を
一定時間照射し、その後高倍率に戻して観察するもので
ある。

【０００６】これらの例においては、その都度、操作者
が試行錯誤を繰り返して様々な検討を行うために、作業
時間が長くなるという問題があった。また、操作に高度
な熟練を要するため、実際の開発・生産現場での実施に
は困難が伴うという問題があった。

【０００７】本発明の第１の目的は、精度劣化、分解能
低下の原因となる帯電現象を感知して知らせる機能を持
った走査型電子顕微鏡を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、そのようにして得
た情報をもとに、帯電対策を行い、高精度、高分解能の
観察・測定を可能にする走査型電子顕微鏡を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、帯電し易い試料で
も短時間で熟練を要さずに、高精度、高分解能の観察・
測定を行うことができる走査型電子顕微鏡を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の走査型電子顕微鏡は、試料の観察領
域の表面電位観測手段もしくはそれによる画像の変化の
モニタ手段により帯電現象を感知し、さらにその結果の
表示手段を有する。

【００１１】表面電位観測手段は、二次電子のエネルギ
ー分析手段でもよく、光ビームによる試料の高さセンサ
と電子ビームの焦点位置のずれを観測する手段でもよ
く、あるいは、試料の電位の変化手段でもよい。

【００１２】画像の変化のモニタ手段は、時間ごとに画
像のコントラストを数値化する手段でもよく、画像のキ
ャッシュメモリを備えて各瞬間の変化を並べて比較する
手段でもよく、あるいは、画像の明るさ変化をモニタす
る手段でもよい。

【００１３】結果の表示手段とは、前記表面電位の観測
結果もしくは、画像の変化のモニタ結果もしくは、これ
ら結果の分類項目を表示するもので、画像の表示装置上
でも、あるいは専用のインジケータを用いてもよい。

【００１４】上記第２の目的を達成するために、前記の
表面電位の観測結果もしくは、画像の変化のモニタ結果
もしくは、これら結果の分類項目をもとに、帯電対策を
行う手段を有する。

【００１５】帯電対策は、所定時間電子線照射する機
能、電子線の掃引を切り替える手段、倍率を下げて所定
時間電子線を照射する機能、電子線の加速電圧を変化さ
せる機能、電子源からのエミッション電流を変化させる
機能、もしくは、表面電荷の中和手段である。

【００１６】上記第３の目的を達成するために、帯電現
象の感知手段と、その結果の表示手段と、帯電対策を行
う手段を有し、これらの機能を働かせるためのスイッチ
を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１）本実施例は、半導体
基板上に形成された構造で、絶縁体の膜の下にある電極
に対して電気的コンタクトをとるための穴、いわゆるコ
ンタクト穴のためのホトレジストパターンをチェックす
るために、試料としてSiO₂上のホトレジストを観察した
例を基に説明する。

【００１８】図１に本発明の走査型電子顕微鏡の一実施
例の表示画面の一例を示す。装置構成は図１０のように
なっている。

【００１９】図１０の装置において、401は電子源、403
は検査室となる鏡筒部、404は電子光学系、405は画像処
理部、406は制御部、407は二次電子検出部、408は試料
室、409は被検査基板、411はアノード、412はコンデン
サレンズ、413はブランキング偏向器、414は絞り、415
は走査偏向器、416は対物レンズ、418はE×B偏向器、41
9は電子線、420は二次電子検出器、430は試料台、431は
XYステージ、432は補正制御回路、433はステージ制御
部、434は被検査基板高さ測定器、435はリターディング
電源、441は走査偏向器電源、442は対物レンズ電源、45
1は二次電子である。

【００２０】コンタクト穴をあける工程では、（１）絶
縁体膜の上にホトレジストを形成する工程、および、
（２）ホトレジストをマスクとして絶縁膜をエッチング
する工程が加工精度を決定する。コンタクト穴の径が1
μ程度以下と小さく、各工程において、加工精度および
穴があいているか否かを確認するために、図１０のよう
な電子顕微鏡が用いられる。

【００２１】上記（１）の試料では、加速電圧1kVで穴
を観察した場合、下地のSiO₂の二次電子収率が1程度以
上、ホトレジストが2程度以上であるため、入射電子よ
りも放出される電子数が多い。この結果、電子線照射開
始と同時に表面はプラスに帯電し始める。

【００２２】この様子は図６（a）に示されるように、
帯電の速度はホトレジストの方が10倍程度以上早く、数
分で100V以上に達する。電子顕微鏡で観察する像は、も
っぱらエネルギーの低い二次電子である。このため図３
に示すように、ホトレジストの帯電が進むに連れて穴の
内部から放出される電子は軌道を曲げられ、検出されに
くくなる。この結果、従来のSEMでは、図２に模式的に
示すように高倍率ではコントラストが低下し、寸法精度
が悪くなる、あるいは像観察が不可能となる。

【００２３】このとき図７に示すように、電子線を照射
し始めたときからの画像のコントラストは帯電量と時間
により変化していくので、この結果をもとに帯電したこ
とを検知し、図１のように画面の一部にその結果を表示
させることで操作者に帯電の状況を知らせることができ
る。

【００２４】検知方法としては具体的には、図１３に示
すように、n番目のフレームの各画素の明るさの分布の
うち、平均値＜S＞nと偏差σnの値をn番目のフレームの
明るさおよびコントラストとして数値化して、図１３
（c）に示すようにフレーム間の変化を知る。通常は観
察領域にパターンがあるのでコントラスト変化で検知で
きる。

【００２５】画像コントラストの弱い試料やパターンの
段差が十分になくコントラストが十分にとれない試料の
場合は、明るさを見ればよい。あるいは各画像の二次電
子強度を数値化して、この値の変化を観測してもよい。
自動的に各画像のコントラストや明るさの補正を行って
いる場合は、二次電子強度や、反射電子強度の値を用い
ると帯電現象をより直接検知することができる。また、
図１３（b）や（c）のグラフを画像に表示、あるいはフ
ァイルとして出力してもよく、この場合、試料のより詳
しい情報が得られる。

【００２６】通常の走査電子顕微鏡では、ダイナミック
レンジの広い二次電子信号を全てAD変換しているわけで
はなく、コントラストや明るさが一定の範囲に収まるよ
うに強度の領域を制限して8ビットのAD変換器を通して2
56階調の明るさの信号を得ている。従って、これより多
くの階調を記録すれば、画像信号からより多くの情報が
得られるので、帯電現象の検知に有利である。実用的に
は、12ビットのAD変換器を用いると効果がある。この画
像信号で、明るすぎるもしくは暗すぎるために従来では
切り捨てられていた領域の信号変化をとらえることがで
きる。また、全体にコントラストが低い試料でも、全体
の二次電子量の変化を画像信号から測定できる。

【００２７】このように、12ビットのAD変換器を用いる
と、画像信号で多くの情報を記録あるいは演算処理でき
るという利点がある。なお、扱える階調はメモリーの大
きさと計算機の処理能力によっており、これらの能力は
年々上昇しているため、階調も、16ビット、24ビット、
32ビット等と大きくしていけばより一層効果がある。

【００２８】なお、ここでは、帯電現象の検知のための
信号処理は画像全体を対象としたが、必ずしも全体でな
く、所望の領域の信号のみを用いてもよい。実際の操作
としては、例えば、図１４に示すように、観測画像上で
矢印のカーソルにより観測領域を指定すればよい。カー
ソルの移動は専用のスイッチ、マウス、トラックボー
ル、キーボード等の手段を単独あるいは2つ以上組み合
わせて行えばよい。画面上にタッチスイッチを配して、
ペンや指などで指定しても同様の効果がある。また、指
定する領域は観測領域の外でもよい。この場合も、指定
領域において図１３（b）や（c）のようなグラフを画像
に表示、あるいはファイルとして出力することは有用で
ある。

【００２９】以上のような方法で検出した帯電を画面に
表示した後、さらに自動的に倍率を1／5から1／20に下
げることで、より広い領域に電子線を照射し、上記照射
領域に一時的に導電性をもたせて帯電量を緩和する、い
わゆるプリドーズ処理を行うことでコンタクトホールの
高分解能観察が可能となる。プリドーズ処理の効果は、
次に述べる原理による。

【００３０】通常の絶縁体SiO₂やSi−Nは、非晶質また
は微結晶状体であるため、単結晶半導体で取り扱われて
いるバンドギャップを挟んで伝導帯や価電子帯は存在し
ないが、モビリティーギャップが存在し、ワイドギャッ
プ半導体と同様のふるまいをする。なお、最近では単結
晶体と区別せずに、バンドギャップとして取り扱われて
もいる。

【００３１】その値は、SiO₂の場合5〜9eV、Si−Nの場
合5eV程度である。このバンドギャップエネルギーに近
いかより大きいエネルギーを持った電子線や紫外線や軟
Ｘ線等を照射すると、結合していた電子が励起されて動
き回りやすい状態になる。また、電子の抜けた穴は、正
孔としてプラスの電荷を運ぶキャリアとなる。この結
果、照射中は電気電導率が高くなる。このときの電導率
σは次の数１となる。

【００３２】

【数１】 σ＝q（μn・N＋μp・P） …(1) ここで、qは電子の電荷、μn，μpはそれぞれ電子、正
孔の移動度、N，Pはそれぞれ電子、正孔の密度である。

【００３３】この例は、1995年発行ジャパニーズジャ
ーナルオブアプライドフィジクス（Japanese Jou
rnal of Applied Physics） 34巻，1376から1380ページ
に記載されている。

【００３４】走査トンネル顕微鏡（STM）では絶縁体の
シリコン酸化膜があると電流が流れないので、像観察は
困難である。しかし、これに高エネルギーの電子線を照
射することにより、酸化膜中に電子と正孔を発生させて
導電性を持たせた結果、像観察が可能となっている。こ
の場合、入射電子のエネルギーが高い（20kV）ために、
膜全体に電子線が入り込み、また、多重散乱により入射
電子よりはるかに多くの電子と正孔を発生するため、導
電率は極めて高い。しかし、電子線照射を止めると、電
子と正孔はすばやく再結合して消滅するため、導電率は
急激に落ちる。

【００３５】低加速SEMでは、電子線照射により表面近
傍に電子と正孔が発生し、その一部は再結合して消滅
し、電子の一部は二次電子として放出される。後述する
ように、二次電子収率が1でない場合、電子か正孔のど
ちらかが残る。周りが絶縁体であるため、表面電荷がた
まる結果となり、電子線照射を止めても表面電荷がたま
った領域には前式で表される電気伝導性が残存する。

【００３６】以上の結果から、プリドーズすることによ
り、電子照射時にそれまでたまっていた電荷をより広い
領域に拡散させる効果と、電子照射後しばらくの間表面
の電気電導率を上げておき、倍率を上げて観察している
最中の電荷の蓄積を低減する効果が得られることにな
る。また、プリドーズ中は、特に画像を表示する必要は
なく、観察領域よりも広い領域に電子線を照射すればよ
い。

【００３７】なお、ここでは、無機質の固体を例にとっ
て述べたが、レジストのような有機物の場合も、有機物
分子が集合して空間的に隣同士の分子が近くなっている
ため、各分子軌道は重なり合い、エネルギー準位は広が
るため、SiO₂やSi−Nと同様の振る舞いをするので、プ
リドーズは有効である。なお、この場合、電気伝導に寄
与せずキャリアを空間的に束縛する準位が多いため、あ
る程度多くの電荷を蓄積する必要がある。

【００３８】また、表面伝導度を上げて電荷を分散させ
るには上記以外にも、所望の領域の電子線掃引をしてい
る以外の時間に、より広い領域に電子線照射をすれば同
様の効果が得られる。例えば所望の領域の線掃引の間に
幅の広い領域の掃引を入れてもよいし、1画面の掃引が
終わったあとに広い領域に電子線照射をしてもよい。な
お、これらの場合、2つ目の表示画像として、上記広い
領域に電子線照射したときの二次電子像を表示させても
よい。この場合、二つ目の画像表示には、一つ目の画像
の観察領域が含まれ、帯電している場合には帯電による
コントラスト変化が現れるので、これを見ながら帯電対
策を最適に行えるという利点がある。

【００３９】また、掃引用のプローブ電子線照射だけで
なく、他の電子源からの電子線、イオン線、紫外線、軟
Ｘ線等のエネルギー線でも、試料表面上の導電率を上げ
ることができ、これによっても上記と同様の効果が得ら
れる。なお、これらのエネルギー線は、所望の領域の電
子線掃引中にも照射可能である。

【００４０】帯電量が多く、プリドーズをしても十分に
観察が行えないときは、電子線の加速電圧を変えること
でも帯電量や帯電による影響を緩和して観察することが
できる。

【００４１】また、図４のように、寸法が問題になる試
料の場合。帯電しても像観察は可能だが、電子線の軌道
が乱されるため、Whの精度に比べてWv精度は10〜20nmの
差が生じる。この場合、掃引方向を90°回転させるラス
タローテーションを行うことでWvを精度よく測定するこ
とができる。

【００４２】ここでは、自動的に帯電対策を行っている
が、操作者が熟練していれば手動で行ってもよい。その
際は、キャンセル（cancel）ボタンなどの自動処理の解
除スイッチを設ける。

【００４３】ここでは、一つの帯電現象の検知例といく
つかの帯電対策の例を用いたが、一般に帯電現象は次に
示す原理よりなるため、他にも対策の方法がある。その
例に関しては後述する。

【００４４】帯電現象は次の数２で表される。

【００４５】

【数２】 dEs／dt＝（1／C）*（−J＋YJ−L） …(2) ここで、Esは表面の電位、Cは静電容量、Jは入射電子
線の電流、Yは二次電子収率、Lはリーク電流である。

【００４６】上記CとYは材料やその形状により異なる。
とくに、Yは、入射電子線のエネルギーEに依存して変わ
り、図５のような分布をしている。通常のSEM観察で
は、入射電子線のエネルギーは800V〜数kV程度であり、
傾きが負の領域となる。Y＝1のE2点が平衡点で材料によ
り異なる。入射電子線がこれよりエネルギーの高いA点
では負に帯電し、逆にエネルギーの低いB点では正に帯
電し、両方とも Es が E−E2 になるまで電位が変化す
る。

【００４７】従って、加速電圧1kVの場合、図６（a）の
ように、材料により異なる電位となる。また、SiO₂膜が
厚い場合、Cが小さくなるため、図６（b）に示すよう
に、SiO₂膜の電位は大きくなる。この結果、帯電領域付
近にのっているレジストの電位も持ち上げられるため帯
電量は変化する。また、加速電圧が2kVと高くなると、
図６（c）のように、SiO₂膜は、Yが1より小さくなるた
め、負に帯電する。このときは、レジストの帯電位も低
下する。さらに電圧を上げていくと、レジストの帯電も
0から、負に向かう。このように、チャージ量は材料や
電子線の加速電圧に強く依存して変化する。

【００４８】観察画像にコントラストが現れるのは、2
種類以上の材料がある、あるいは段差がある等が原因と
なっている。これは図７に示すように、帯電によっても
変化する。表面電位の変化、二次電子軌道の変化等のた
めである。従って、この変化から、帯電の程度を知るこ
とができる。

【００４９】この変化を観測するために、前述のよう
に、各スキャンごとに、コントラストを数値化して、こ
の値の変化を観測してもよいが、図１２のように画像信
号の処理系にキャッシュ（バッファ）メモリーをおき、
各スキャンでの画像を高速で記憶し、比較する方法も有
効である。この場合、メモリー容量に限度があるため、
全ての画像を記憶することは難しい。従って、メモリー
上に残す画像の番号nは、操作者が設定できるようにす
ることが有効である。例えば絶縁体の多い試料では、測
定最初の10フレーム程度は変化量が激しい領域なので残
しておき、残りのメモリーで常に最新の画像を記憶し、
古い順にオーバーフローした画像を消去していく方法が
有効である。最初の数フレームのみ十分なコントラスト
画像がとれれば、これを寸法測定や形状解析などに用い
ることができる。

【００５０】このような方法で帯電量の情報を得て画面
に表示することで、次の対策あるいは測定値の精度の確
からしさを知ることができる。

【００５１】帯電対策としては、次のような工程を備え
る。

【００５２】チャージ量が多いと、時間が経つに連れて
コントラストが低くなっていく。ある程度変化が停ま
り、安定した領域で測定すればよい。この関係は図７や
図８に示されるように、各場合毎に決められる変化領域
以降の時間に観察すればよい。ここで、図８は試料への
電子のドーズ量と照射時間の関係を概念的に示したグラ
フである。さらに激しく変化して、観察が困難な場合
は、低倍率にして広い領域に電子線を照射してチャージ
を分散させ、再度倍率を上げて観察する。さらに変化が
激しく、パターンが見えなくなる場合には、加速電圧を
変えることでチャージ量を低減することができる。ま
た、エミッション電流を絞ることでチャージの時間を伸
ばすことも有効となる。

【００５３】また、帯電量が大きい場合は、紫外線や軟
Ｘ線を照射したり、イオン発生器や、ガス中で紫外光あ
るいはＸ線などを照射して、表面の電荷を分散させたり
中和して減らすことが有効となる。

【００５４】以上から、例えば帯電量と電子線の加速電
圧によって、図９のように帯電のランクを分類し、それ
に従って帯電対策の処理方法を選択することは有効であ
る。ここではAからEまでに分類したが、必要精度や試料
の種類によって分類を増減してもよい。

【００５５】本実施例では帯電量を画像から評価した
が、実際の試料表面の電位を測定する手段を設けてもよ
い。この場合、いっそう高い精度での評価が可能とな
る。

【００５６】電位を直接測定する手段として、二次電子
のエネルギーを測定する方法が有効である。図１１のよ
うに、二次電子検出器あるいはその回りの電極の電位を
変化させると、特定の領域のエネルギーの電子を捕まえ
られるようになるので、二次電子の大まかなエネルギー
を知ることができる。二次電子が試料から脱出するとき
のエネルギーは10V程度以下と低いものが多いので、こ
のエネルギーがほぼ表面電位に匹敵する。実用上は＋10
0V、−100Vを境に3つの領域を区別できれば十分であ
る。これ以外にも二次電子のエネルギーを測定する方法
として、専用のエネルギーアナライザを用いてもよく、
その場合、より精度の高い電位測定が行える。

【００５７】また、光反射で試料表面の高さを測定した
ものと電子光学系でオートフォーカスした結果のずれを
用いてもよく、あるいは、試料の電圧を変化させてもよ
い。これらは帯電により表面が高い電圧±100V以上とな
ることによって、試料表面に照射する電子線のエネルギ
ーが、設計値よりも大きくずれることを利用したもので
ある。

【００５８】

【発明の効果】本発明を用いることによって精度劣化、
分解能低下の原因となる帯電現象を感知して知らせる機
能を持った走査型電子顕微鏡を提供することができる。
また、帯電対策を行い、高精度、高分解能測定を可能に
する走査型電子顕微鏡を提供することができる。また、
帯電し易い試料でも熟練を要さずに、短時間で高精度、
高分解能の観察・測定を行うことができる走査型電子顕
微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における観察画像の一例を示
す説明図。

【図２】従来技術の説明図。

【図３】本発明の実施例１における試料の断面図。

【図４】本発明の原理の説明図。

【図５】本発明の原理の説明図。

【図６】本発明の実施例１における試料表面の材質によ
る電位変化を示すグラフ。

【図７】本発明の実施例１における観察画像のコントラ
スト変化を示すグラフ。

【図８】本発明の実施例１の説明図。

【図９】本発明の実施例１における帯電のランクと対処
方法の対応を示す説明図。

【図１０】本発明の実施例１の走査型電子顕微鏡の構成
を示す説明図。

【図１１】本発明の実施例１における二次電子検出部の
構成と機能を示す説明図。

【図１２】本発明の実施例１の変形例を示す画像信号処
理部のブロック図。

【図１３】本発明の実施例１の帯電検知処理の説明図。

【図１４】本発明の実施例１の帯電検知処理の他の例の
説明図。

【符号の説明】

401…電子源、403…検査室、404…電子光学系、405…画
像処理部、406…制御部、407…二次電子検出部、408…
試料室、409…被検査基板、411…アノード、412…コン
デンサレンズ、413…ブランキング偏向器、414…絞り、
415…走査偏向器、416…対物レンズ、418…E×B偏向
器、419…電子線、420…二次電子検出器、430…試料
台、431…XYステージ、432…補正制御回路、433…ステ
ージ制御部、434…被検査基板高さ測定器、435…リター
ディング電源、441…走査偏向器、442…対物レンズ電
源、451…二次電子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平沼雅幸東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業本部内 (72)発明者神田公生茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者大高正茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者飯泉孝茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内Ｆターム(参考） 5C033 NN01 UU04 UU05 UU06 UU08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料表面の帯電現象を感知する手段と、さ
らにその結果の表示手段を観察画像上もしくはその近傍
に有することを特徴とする走査型電子顕微鏡
【請求項２】請求項１記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、試料の観察領域の
表面電位観測手段もしくはそれによる表示画像、二次電
子像、反射電子像のうちの少なくとも一つの信号の変化
のモニタ手段であることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項３】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、二次電子のエネル
ギー分析手段であることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項４】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、光ビームによる試
料の高さセンサと電子ビームの焦点位置のずれを観測す
る手段であることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項５】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、試料の電位の変化
を検出する手段であることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項６】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、時間ごとに画像の
コントラストもしくは明るさのうちの少なくとも一つを
数値化する手段であることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項７】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、画像のキャッシュ
メモリを備えて各瞬間の変化を並べて比較する手段であ
ることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項８】請求項２記載の走査型電子顕微鏡におい
て、上記帯電現象を感知する手段は、二次電子像、反射
電子像のうちの少なくとも一つの信号の、コントラスト
もしくは明るさのうちの少なくとも一つの数値をモニタ
する手段であることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項９】試料表面の帯電現象を感知する手段と、さ
らにその結果の表示手段を有する走査型電子顕微鏡であ
って、帯電現象を感知する手段は、試料の観察領域の表
面電位観測手段もしくはそれによる表示画像，二次電子
像，反射電子像のうちの少なくとも一つの信号の変化の
モニタ手段であり、具体的には、二次電子のエネルギー
分析手段、もしくは光ビームによる試料の高さセンサと
電子ビームの焦点位置のずれを観測する手段、もしくは
試料の電位の変化手段、もしくは時間ごとに画像のコン
トラストもしくは明るさのうちの少なくとも一つを数値
化する手段、もしくは画像のキャッシュメモリを備えて
各瞬間の変化を並べて比較する手段、もしくは二次電子
像，反射電子像のうちの少なくとも一つの信号の、コン
トラストもしくは明るさのうちの少なくとも一つの数値
をモニタする手段であり、上記帯電現象感知結果の表示
手段は、上記表面電位の観測結果もしくは上記画像の変
化のモニタ結果および、これら結果の分類項目を表示す
るもので、画像の表示装置上、或いは専用のインジケー
タにより表示することを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項１０】請求項１から９のいずれかに記載の走査
型電子顕微鏡において、上記表面電位の観測結果もしく
は、上記画像の変化のモニタ結果もしくは、これら結果
の分類項目をもとに、帯電対策を行う手段を有すること
を特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項１１】請求項１０に記載の走査型電子顕微鏡に
おいて、上記帯電対策を行う手段は、所定時間電子線を
照射する手段、電子線の掃引を切り替える手段、倍率を
下げて所定時間電子線を照射する手段、電子線の加速電
圧を変化させる手段、電子源からのエミッション電流を
変化させる手段、表面電荷の中和手段のうち、少なくと
も一つの手段であることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項１２】請求項１０または１１に記載の走査型電
子顕微鏡において、帯電現象の感知手段と、その結果の
表示手段と、帯電対策を行う手段のうち、全部、あるは
2つあるいは1つの機能を働かせるためのスイッチを有す
ることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項１３】請求項１から８のいずれかに記載の走査
型電子顕微鏡において、上記画像の1画素当たりの階調
を12ビットあるいはそれ以上とすることを特徴とする走
査型電子顕微鏡。
【請求項１４】請求項１から８のいずれかに記載の走査
型電子顕微鏡において、上記帯電現象を感知する手段に
より観測する試料表面領域は、表示画像とは別の所望の
領域に指定されるものであることを特徴とする走査型電
子顕微鏡。
【請求項１５】請求項１４に記載の走査型電子顕微鏡に
おいて、上記帯電現象を観測する試料表面領域は、表示
画像中であって、同画像中に前記領域を表示しながら所
望の領域を指定するものであることを特徴とする走査型
電子顕微鏡。
【請求項１６】請求項１０または１１に記載の走査型電
子顕微鏡において、上記帯電対策を行う手段として、所
望の観察領域より広い領域に、電子線、イオン線、紫外
線、軟Ｘ線等のエネルギー線のうちの少なくとも一つを
照射する手段を備えることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。
【請求項１７】請求項１６に記載の走査型電子顕微鏡に
おいて、上記帯電対策を行う手段は、所望の領域の観察
のための電子線掃引中もしくは掃引時間外でかつ試料観
察中に、観察領域より広い領域に、電子線、イオン線、
紫外線、軟Ｘ線等のエネルギー線のうちの少なくとも一
つを照射する手段を備えることを特徴とする走査型電子
顕微鏡。
【請求項１８】請求項１６に記載の走査型電子顕微鏡に
おいて、上記帯電対策を行う手段は、所望の領域の観察
のための電子線掃引時間外でかつ試料観察中に、観察用
の電子線を観察領域より広い領域に照射する手段である
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項１９】請求項６、７、８、１４、１５のいずれ
かに記載の走査型電子顕微鏡において、上記帯電現象を
感知する手段の一つとして数値化した、表示画像、二次
電子、反射電子のうちの少なくとも一つの信号の、コン
トラストもしくは明るさのうちの少なくとも一つの数値
の時間変化を表示することを特徴とする走査型電子顕微
鏡。