JP2022170466A - 荷電粒子ビームシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画像取得（計測（測長））のスループットの向上を維持しつつ、高品質な画像を取得する。【解決手段】荷電粒子線装置と、当該荷電粒子線装置を制御するコンピュータシステムと、を備える荷電粒子ビームシステムであって、荷電粒子線装置は、対物レンズ１０３と、試料台１０５と、対物レンズ１０３と試料台１０５との間に配置され、試料に照射する荷電粒子ビームの焦点を調整する反射電子検出器１０４と、を備え、コンピュータシステムは、反射電子検出器１０４に印加する電圧の変化に対応して、試料上の電界値を調整する、荷電粒子ビームシステムを提供する。【選択図】図２

Description

本開示は、荷電粒子ビームシステムに関する。

荷電粒子線装置では、特殊な金属に高電圧を印加し、荷電粒子（電子やイオン）を発生させる。この金属をチップまたはエミッタ、荷電粒子が電子の場合、この発生装置を電子銃という。発生した荷電粒子を曲げたり、ビーム径や焦点を変えたりするために、偏向器やコンデンサレンズといった光学系を配置する。荷電粒子ビームを走査しながら試料に照射することで、試料から荷電粒子を発生させる。試料から発生する荷電粒子には、電子線の場合、二次電子や反射電子（後方散乱電子）がある。対して、試料に照射する電子を一次電子という。二次電子や反射電子（後方散乱電子）をET検出器のような放射線検出器で検出する。検出信号を信号処理装置で増幅後、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を用いてデジタル信号に変換し、画像として出力する。

反射電子像は、試料の組成や凹凸情報を得るのに適している。近年、半導体分野では、微細化に加えて高アスペクト化が進んでおり、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤデバイスの深孔構造や深溝構造を計測するニーズが高まっている。高加速SEMの反射電子像では、このような高アスペクト構造を計測することが可能であることが、知られている。反射電子を効果的に検出するためには、試料表面で散乱し高角に飛び出す高エネルギーな弾性散乱電子と試料深部で発生し低角に飛び出す比較的低エネルギーの非弾性散乱電子を取り込む必要がある。そのため、反射電子検出器は、試料の直上に配置されることが望ましい。普通、一次電子と二次電子を通過させるための開口（穴）を有し、形状はアニュラー型であることが多い。さらに、極高角のほとんどエネルギーを失わずに試料から発生した反射電子を検出するために、カラム内部の対物レンズの上方に反射電子検出器を配置することもある。

二次電子像は、試料表面で発生した電子を元に生成された画像であるため、試料表面付近の状態に敏感である。このため、絶縁体のような導電性のない試料の場合、二次電子像は帯電（チャージアップ）の影響を受けやすい。帯電が起こった場合の影響は大きく分けて二種類あることが知られている。一つは、一次電子ビームが帯電によって偏向を受けるほど顕著な場合で、比較的高い加速電圧を使用した場合に観察される。もう一つは、絶縁体を低加速で観察した場合に起こるもので、異常なコントラストが生じる場合である。試料が帯電すると、表面付近にマイナス電荷が溜まるため、画像が部分的に明るくなったり、暗くなったりする。明るくなるのは、マイナス電荷により反発して加速された二次電子の影響であり、暗くなるのは、マイナス電荷で軌道を曲げられ、検出器に入射しない二次電子が生じるためである。

試料によって、帯電をほぼゼロの状態に留めて置きたい場合もあれば、負電位や正電位に敢えて帯電させたい場合もある。いずれの場合も、意図しない帯電が発生すること自体も問題であるが、その帯電状態を制御できないことが最も問題になる。

特許文献１に述べられている通り、試料上電界を調整することで、二次電子の軌道、エネルギー、イールド（流出する電荷量）や試料に戻る二次電子の量（流入する電荷量）を変化させ、帯電状態を制御する方法がある。特許文献１では「検査試料側に帯電制御電極」を設置し、「試料の帯電状態に応じて、帯電制御電極」に「一定の電圧を与えることにより、検査前に形成した試料表面の帯電状態」の変化を抑制している。

また、特許文献２では、対物レンズと試料の間に「制御電極を付加」し、それに対して「制御電圧電源」により電圧を印加し、「試料表面の電界を任意に制御する」構成が示されている。

さらに、特許文献３では、「磁気静電対物レンズ」と「試料ステージ」の間に「プロキシ電極」を配置し、「減速電界型装置または減速電界型レンズの一部として、１次ビームを減速させるために使用」したり、「２次粒子に対する抽出場強度を制御」したりする装置が示されている。

特許文献２で帯電制御の原理について述べられている通り、静電電極と試料の間に制御電極を配置した場合、制御電極と試料台が同電位であれば、試料上電界はゼロになり、制御電極と静電電極が同電位であれば、試料上電界は制御電極がない場合とほぼ変わらない。よって、その中間値に制御電極電位を設定することで、その間の任意の試料上電界を作ることが可能である。

一方、高い倍率で試料の構造や材質を明瞭に観察するためには、一次電子の焦点が適切に調整されている必要がある。普通、磁場レンズである対物レンズが一次電子ビームの焦点調整に用いられる。対物レンズの方式には、アウトレンズ方式、インレンズ方式、セミインレンズ（シュノーケルレンズ）方式などがある。この静電レンズを用いて一次電子の焦点を調整することも可能である。低加速ＳＥＭでは、カラム内のブースターに正電圧を印加、あるいは試料台に負電圧を印加し（リターディング）、減速光学系を作ることで、静電レンズの効果が得られる。対物レンズと比較して、静電レンズは調整可能範囲に劣るものの、高速に応答させることができる。今日の半導体計測装置や半導体検査装置では、単位時間あたりの計測・検査数であるスループットと呼ばれる指標が重要視されており、対物レンズと静電レンズを併用することで、スループットを向上させることができる。

この点、特許文献４によると、対物レンズがセミインレンズ方式の場合、静電ポテンシャルと磁束密度分布が重なる場合に静電電極の焦点補正感度が向上する。磁束密度のピーク（最大点）は対物レンズ先端から数ｍｍの場所（対物レンズ主面付近）に位置するので、静電電極は対物レンズの直下に置く必要がある。つまり、対物レンズと試料の間の、高々５ｍｍ程度の空間に静電電極を配置する必要が生じる。しかしながら、ここには、最低でも２ｍｍの厚みを持つ反射電子検出器が配置され、空間的な余裕がない。このため、反射電子検出器に電圧を印加し、静電電極としての役割を付与し、スループット向上に寄与することとしている。

特開２０１３－３３７３９号公報 特開２０００－１３３１９４号公報 特開２０１７－３７８４３号公報 国際公開番号ＷＯ２０２０／００８４９２Ａ１

特許文献４では、対物レンズ主面位置に配置された静電電極（反射電子検出器１０４）には、一般的に、０Ｖ～＋１０００Ｖ程度の電圧が印加され、試料台には、－１００Ｖ～０Ｖ程度の電圧が印加される。この場合、静電電極と試料は非常に近い距離に存在するので、試料上電界の変動が激しくなる（試料上電界（電場）に乱れが生じる）。このため、このような系では、試料の帯電状態が大きく変わりうる。画像コントラストが帯電に敏感な場合（例えば、二次電子像等）、測長性能・測長再現性に悪影響を及ぼしてしまう可能性がある。従って、試料上電界（電場）の変動（乱れ）を補正する必要がある。なお、対物レンズ上方あるいは内部に静電電極（ブースター）を配置する場合、試料上電界の変動は小さい。従って、この課題は、セミインレンズ方式で静電焦点補正を行う場合に特有の課題である。
本開示は、このような状況に鑑みて、画像取得（計測（測長））のスループットの向上を維持しつつ、高品質な画像を取得する技術を提案する。

上記課題を解決するために、本開示による実施形態は、荷電粒子線装置と、当該荷電粒子線装置を制御するコンピュータシステムと、を備える荷電粒子ビームシステムであって、荷電粒子線装置は、対物レンズと、試料台と、対物レンズと試料台との間に配置され、試料に照射する荷電粒子ビームの焦点を調整する反射電子検出器と、を備え、コンピュータシステムは、反射電子検出器に印加する電圧の変化に対応して、試料上の電界値を調整する、荷電粒子ビームシステムを提供する。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本開示による半導体計測システム（荷電粒子ビームシステムとも言う）１０の全体概略構成例を示す図である。 第１の実施形態による、二次電子および反射電子の検出を実現する構成例を示す図である。 静電電極(反射電子検出器１０４)および試料台１０５の各位置に対応する、系の静電ポテンシャル（軸上電位）を示す図である。 第２の実施形態による、二次電子および反射電子の検出を実現する構成例を示す図である。 静電電極(反射電子検出器１０４)、帯電制御電極１０６、および試料台１０５の各位置に対応する、系の静電ポテンシャル（軸上電位）を示す図である。 帯電制御電極１０６の構成例を示す図である。 様々な帯電制御電極１０６の厚みｔに対する、内径ｒと軸上電場Ｅの関係を示す。 帯電制御電極１０６の厚みｔ／帯電制御電極１０６の内径ｒと軸上電場Ｅの関係を示す図である。 半導体検出器１１０を対物レンズ１０３と試料台１０５の間に配置した構成例を示す図である。 反射電子検出器１０４としての半導体検出器１１０に逆バイアス電圧を印加する構成例を示す図である。 第１および第２の実施形態に適用できる、電圧値設定ＧＵＩの構成例を示す図である。 第１および第２の実施形態に適用できる、試料上電界値設定ＧＵＩの構成例を示す図である。

本実施形態は、荷電粒子ビームの焦点を調整する対物レンズと電極を有し、検出信号を元に輝度画像を出力する荷電粒子ビームシステムに関し、焦点調整に伴って発生する試料上電界の変動を補正することにより、画像取得（計測（測長））のスループットの向上を維持しつつ、高品質な画像を取得する技術について提案する。

（Ａ）第１の実施形態
第１の実施形態は、帯電制御電極を設けずに試料上の電界（電場）の乱れを補正（除去）する技術を提案する。

＜半導体計測システムの構成例＞
図１は、本開示による半導体計測システム（荷電粒子ビームシステムとも言う）１０の全体概略構成例を示す図である。半導体計測システム１０は、荷電粒子線装置１００と、制御システム（コンピュータシステムとも言う）２２０と、を備えている。

荷電粒子線装置１００は、電子銃２０１と、アライナー２０２および２０６と、コンデンサレンズ２０４および２０７と、走査偏向器２０８および２０９と、対物レンズ１０３と、反射電子検出器１０４と、試料は試料台１０５と、を備えている。なお、後述の第２の実施形態の場合、荷電粒子線装置１００は、さらに、帯電制御電極１０６を備えている。

制御システム（コンピュータシステム）２２０は、検出器制御部１２０と、対物レンズ制御部１２１と、静電電極電圧制御部１２２と、試料台電圧制御部１２３と、電子光学制御部２２１と、偏向制御部２３１を含む走査制御部２３０と、画像処理部１３０と、制御部１３５と、ＧＵＩ（Graphical User Interface）１４０と、を備えている。

荷電粒子線装置１００において、電子銃２０１は、一次電子ビームを放出する。放出された一次電子ビームは、アライナー２０２および２０６、コンデンサレンズ２０４および２０７、走査偏向器２０８および２０９、対物レンズ１０３、反射電子検出器１０４を通過して収束・走査されて半導体ウェーハ等の試料に照射される。ここで、対物レンズ１０３は、電磁レンズとしている。

アライナー２０２および２０６、コンデンサレンズ２０４および２０７、走査偏向器２０８および２０９、対物レンズ１０３、反射電子検出器１０４は、それぞれ、電子光学制御部２２１、走査制御部２３０の偏向制御部２３１、対物レンズ制御部１２１、および静電電極電圧制御部１２２により制御される。一次電子ビームの照射に起因して試料から放出された信号電子は、二次電子検出器１０７によって検出され、検出器制御部１２０にて処理される。一次電子ビームは、走査偏向器２０８および２０９によって偏向され、試料の表面上を走査する。画像処理部１３０は、検出器制御部１２０の出力信号を走査偏向器２０８および２０９に印加する偏向制御部２３１の制御信号に同期させて画像を生成し、ＧＵＩ１４０にＳＥＭ画像として出力したり、画像処理部１３０に画像データとして記憶させたりすることを可能としている。

試料は、試料台１０５に保持される。ステージ（図示せず）は、ステージ制御部（図示せず）により移動することができる。これにより、試料の視野を移動して表面上の所望の箇所を一次電子ビームで照射してＳＥＭ画像を取得することができる。なお、一次電子ビームの視野移動は、ステージのみではなく、視野移動用の偏向器（図示せず）を用いて、一次電子ビームを偏向することによっても実現することができる。

制御システム２２０は、一般的なコンピュータ（プロセッサ、メモリなどの記憶デバイス、マウスやキーボードなどの入力デバイス、ディスプレイなどの出力デバイス、通信デバイスなどを含む）によって実現することができる。制御システム２２０のプロセッサがメモリに格納されている各処理部（検出器制御部１２０と、対物レンズ制御部１２１と、静電電極電圧制御部１２２と、試料台電圧制御部１２３と、電子光学制御部２２１と、偏向制御部２３１を含む走査制御部２３０と、画像処理部１３０と、制御部１３５）に対応する各種プログラムを当該メモリから読み出し、プロセッサの内部メモリに当該プログラムを展開することによって各処理部を実現する。図１では、制御システム２２０のプロセッサ内部に実現された各処理部の構成のみが示されているが、制御システム２２０としては、他の構成（記憶デバイス、入力デバイス、出力デバイス、通信デバイスなど）も備えている。

＜二次電子および反射電子を検出する構成＞
図２は、第１の実施形態による、二次電子および反射電子の検出を実現する構成例を示す図である。

対物レンズ制御部１２１は、対物レンズ１０３のコイルの電流を変化させて、一次電子ビームの収束する高さ方向の位置（以下、焦点位置、または焦点高さと称する）を所望の焦点状態に調整する。あるいは、静電電極電圧制御部１２２は、静電電極（反射電子検出器１０４）の電圧を変化させて、一次電子ビームの焦点位置（焦点高さ）を所望の焦点状態に調整する。ここで言う、所望の焦点状態とは、通常、焦点位置と試料表面の高さが一致した状態であるが、分解能が最小になる状態の場合もあるし、ユーザが任意に設定した状態の場合もある。

＜静電電極および試料台の位置に対応する静電ポテンシャル＞
図３は、静電電極(反射電子検出器１０４)および試料台１０５の各位置に対応する、系の静電ポテンシャル（軸上電位）を示す図である。ここでは、静電電極(反射電子検出器１０４)の上端の高さをｚ_１、下端の高さをｚ_２、試料台１０５の上端の高さをｚ_５、下端の高さをｚ_６とする。静電電極（反射電子検出器１０４）電位Ｖ_ｄを、一次電子ビームの焦点が所望の焦点状態になるように設定すると同時に、試料上電界Ｅ_ｓがあらかじめ設定された値になるように、試料台１０５電位Ｖ_ｒを設定することにより、帯電制御が可能になる。第１の実施形態では、試料上電界Ｅ_ｓは、静電電極（反射電子検出器１０４）電位Ｖ_ｄと試料台１０５電位Ｖ_ｒの作る電界の重ね合わせであるから、電位Ｖ_ｄとＶ_ｒの関数として、電界Ｅ_ｓは一意に決まる。

図３において、実線は静電電極(反射電子検出器１０４)に電圧印加しない状態を表す。実線の直線は、試料表面における電位の傾き、すなわち、試料上電界Ｅ_ｓ（試料表面ｚ_５における電界値）を表す。図３において、点線は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧を印加し、一次電子ビームの焦点を調整し、試料台１０５に電圧印加し、帯電を制御した状態を表す。点線の直線は、焦点調整および帯電制御後の試料表面における電位の傾き、すなわち、焦点調整および帯電制御後の試料上電界Ｅ_ｓを表す。

一次電子ビームの焦点を調整するために、静電電極に印加される電圧Ｖ_ｄがΔＶだけ大きくなったと仮定する。このとき、試料上電界Ｅ_ｓが焦点調整前と同じであるためには、試料台１０５の電圧Ｖ_ｒもαΔＶだけ大きくする必要がある。例えば、静電電極に１００Ｖの電圧を印加したとき、試料台１０５にも同様に１００Ｖ分の印加電圧を変化させる。つまり、試料台１０５に－４０Ｖの電圧が印加されている場合には、＋６０Ｖに印加電圧を変化させることになる。このように、静電電極の電圧Ｖ_ｄを変化させる前後で試料上電界（電場）が同一になるように試料台電圧を設定する。なお、上記αは、他の外乱がある場合を考慮した比例係数であり、０～１の範囲の値を取る。通常は、α～１が最適値である。外乱がある場合、この外乱の影響を除去するために、位置ｚ_５における静電ポテンシャル（軸上電位）の傾き（試料上電界Ｅ_ｓ）が、静電電極の印加電圧を変化させる前後で一定になるように、最小二乗法などを用いて試料台１０５の印加電圧の変化量を決定してもよい。

（Ｂ）第２の実施形態
第２の実施形態は、試料上電界の乱れを制御するために、帯電制御電極を設けた構成について提案する。

＜二次電子および反射電子を検出する構成＞
図４は、第２の実施形態による、二次電子および反射電子の検出を実現する構成例を示す図である。

試料台１０５電位Ｖ_ｒが別の要因（減速電界（リターディング）等）で制限される場合、第１の実施形態で示す方法を使うことができない。リターディング法による試料観察を行う場合、試料台１０５には一定の電圧（固定値）を印加するため、試料台１０５に印加する電圧値を変化させることができないからである。そこで、このような場合には、図４に示すように、静電電極（反射電子検出器１０４）と試料台１０５の間に帯電制御電極１０６を配置し、静電電極電位に応じて、試料上電界Ｅ_ｓが一定になるように、帯電制御電極１０６電位を設定する。これにより、試料帯電状態を一定に保つことができるようになる。ここで、静電電極（反射電子検出器１０４）の電圧をＶ_ｄ、帯電制御電極１０６の電圧をＶ_ｃｃ、試料台１０５の電圧をＶ_ｒとする。第２の実施形態では、試料上電界Ｅ_ｓは、静電電極（反射電子検出器１０４）電位Ｖ_ｄ、帯電制御電極１０６電位Ｖ_ｃｃ、試料台１０５電位Ｖ_ｒの作る電界の重ね合わせであるから、電位Ｖ_ｄ、Ｖ_ｃｃ、Ｖ_ｒ関数として、電界Ｅ_ｓは一意に決まる。

図５は、静電電極(反射電子検出器１０４)、帯電制御電極１０６、および試料台１０５の各位置に対応する、系の静電ポテンシャル（軸上電位）を示す図である。図５において、実線（Ｖ_ｄ＝０Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加しない状態を表す。実線の直線は、試料表面における電位の傾き、すなわち、試料上電界Ｅ_ｓを表す。図５において、点線（Ｖ_ｄ＝１００Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加し、一次電子ビームの焦点を調整した状態を表す。点線の直線は、焦点調整後の試料表面における電位の傾き、すなわち、焦点調整後の試料上電界Ｅ_ｓを表す。さらに、図５において、破線（Ｖ_ｄ＝１００Ｖ、Ｖ_ｃｃ＝－３２Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加し、一次電子ビームの焦点を調整（例えば、視野移動に伴い焦点調整を行った）し、帯電制御電極１０６に電圧印加し、試料表面における帯電を制御した状態を表す。破線の直線は、焦点調整および帯電制御後の試料表面における電位の傾き、すなわち、焦点調整および帯電制御後の試料上電界Ｅ_ｓを表している。点線では、試料台１０５における電界（電場）が静電電極に電圧を印加しない場合（実線）と比べて大きくなっていることが分かる。これを補正するために、帯電制御電極１０６に電圧Ｖ_ｃｃを印加する。この時のグラフが破線で示されており、補正後の点線の傾きが視野移動前の実線の傾きとほぼ同一になっていることが分かる。

帯電制御電極１０６に印加する電圧Ｖ_ｃｃを求めるには、次のように考える。つまり、静電電極の上端の高さをｚ_１、下端の高さをｚ_２、帯電制御電極１０６の上端の高さをｚ_３、下端の高さをｚ_４、試料台１０５の上端の高さをｚ_５、下端の高さをｚ_６とする。このとき、静電ポテンシャルをＶ（ｚ）とすると、Ｖ_ｄ＝Ｖ（ｚ_１）＝Ｖ（ｚ_２）、Ｖ_ｃｃ＝Ｖ（ｚ_３）＝Ｖ（ｚ_４）、Ｖ_ｒ＝Ｖ（ｚ_５）＝Ｖ（ｚ_６）が成り立つ。これを３次関数（Ａ_１ｘ^３＋Ｂ_１ｘ^２＋Ｃ_１ｘ＋Ｄ_１）でフィッティングを行う。電界は静電ポテンシャルの微分で与えられるので、式（１）のように表すことができる。

よって、試料上電界Ｅ_ｓ＝Ｅ（ｚ_５）は、式（２）で与えられる。

静電電極電位Ｖ_ｄがΔＶ_ｄ変化した時、試料上電界Ｅ_ｓが焦点調整前と同じであるため、帯電制御電極１０６電位Ｖ_ｃｃがΔＶ_ｃｃ変化すると仮定する。このとき、Ｖ_ｄ＋ΔＶ_ｄ＝Ｖ（ｚ_１）、Ｖ_ｄ＋ΔＶ_ｄ＝Ｖ（ｚ_２）、Ｖ_ｃｃ＋ΔＶ_ｃｃ＝Ｖ（ｚ_３）、Ｖ_ｃｃ＋ΔＶ_ｃｃ＝Ｖ（ｚ_４）、Ｖ_ｒ＝Ｖ（ｚ_５）、Ｖ_ｒ＝Ｖ（ｚ_６）が成り立つ。同様に、３次関数（Ａ_２ｘ^３＋Ｂ_２ｘ^２＋Ｃ_２ｘ＋Ｄ_２）でフィッティングを行うと、試料上電界Ｅ_ｓ＝Ｅ（ｚ_５）は、式（３）で与えられる。

そして、試料上電界Ｅ_ｓが焦点調整前後で同じであるという仮定から、式（４）が成り立つ。

実際のアルゴリズムでは、ΔＶ_ｃｃを細かいステップで変えながら、この計算プロセスを複数回繰り返し、－３Ａ_１ｚ_５ ^２－２Ｂ_１ｚ_５－Ｃ_１と－３Ａ_２ｚ_５ ^２－２Ｂ_２ｚ_５－Ｃ_２の差が最小になるΔＶ_ｃｃを探索することになる。本実施形態では、解の探索法は最小二乗法であるが、他の計算方法を用いることもできる。また、３次関数の場合を説明したが、これはより高次の多項式関数でも良い。

＜帯電制御電極１０６の構成例＞
図６は、帯電制御電極１０６の構成例を示す図である。上述のように、帯電制御電極１０６は、試料の直上、かつ静電電極の直下に配置される。図６に示すように、帯電制御電極１０６は、一次電子および二次電子を通過させるために十分大きい第一の開口３０１を有している。本実施形態では、アニュラー型の検出器を用いることができるので、この開口は円であるが、開口が正方形でも、同様の効果が得られる。

第一の開口３０１の内径ｒは、静電ポテンシャルが光軸上まで染み出す程度に十分小さい必要がある。そうでなければ、帯電制御の効果がないからである。一方で、一次電子ビームの収差に影響しない程度に、また、二次電子の検出効率に影響しない程度に第一の開口３０１の内径ｒは十分大きい必要がある。帯電制御電極１０６は、加工上、厚みｔが０．１ｍｍ以上であることが望ましい。また、帯電制御電極１０６の厚みは、反射電子検出器１０４と試料台１０５の距離よりも薄い必要があるため、厚みｔが２～３ｍｍ以下の必要がある。

シミュレーションから、帯電制御電極１０６の厚みｔと内径ｒの間には、最適な関係があり、０．０１≦ｔ／ｒ≦１である必要がある。図７に、様々な帯電制御電極１０６の厚みｔに対する、内径ｒと軸上電場Ｅの関係を示す。内径ｒを大きくすると、軸上電場Ｅが飽和することがわかる（内径ｒ＝３ｍｍのとき参照）。これは、二次電子は開口中心を通過するので、帯電制御電極１０６と光軸の距離が大きくなると、帯電制御の効果がないことを示している。

図８は、帯電制御電極１０６の厚みｔ／帯電制御電極１０６の内径ｒと軸上電場Ｅの関係を示す図である。図８から分かるように、帯電制御電極１０６が試料に近づき過ぎると、逆に、帯電制御の効果が得られない。理想的には、曲線の極小点（ｔ／ｒ～１付近）で最も高い効果が得られる。このことから、ｔ／ｒ≦１が導かれる。ただし、厚みが非常に薄い場合（ｔ＜０．１）、ｔ～ｒ＜０．１では問題がある。なぜなら、ｒ＞０．５でないと、一次電子ビームと干渉してしまうからである。従って、最大効果は得られないが、その３０％程度以上の効果が得られる場合を可とすれば、０．０１≦ｔ／ｒが導かれる。

反射電子検出器１０４の直下に帯電制御電極１０６を配置するが、図６に示すように、帯電制御電極１０６は、反射電子を通過させるための第二の開口３０２を有する。第二の開口３０２は、反射電子の検出効率に影響しない程度に大きい必要がある。なぜなら、帯電制御電極１０６には正（負）電圧が印加されるため、反射電子を加速（減速）させてしまうと明るさが過大に、あるいは過少に評価されてしまうためである。これは、シンチレータの発光特性（単結晶の場合、光量は入射電子の加速電圧に比例）を考えれば理解される。また、第二の開口３０２はメッシュ形状であり、格子形状でも、ハニカム形状でも良いが、それに制限されるものではない。シミュレーションから、反射電子の検出効率に影響しないためには、メッシュの径が２ｍｍ以上の必要がある。格子形状またはハニカム形状の場合は、その長径、すなわち、最も距離が遠い点と点の間隔が２ｍｍ以上の必要がある。また、試料台１０５と帯電制御電極１０６の距離をＬ、低角反射電子の出射角、すなわち反射電子と試料面が成す角をθ、第２の開口部（全体）の外径をＲとすると、低角反射電子を取りこぼさないためには、Ｒ＞Ｌ×ｔａｎ（９０°－θ）の関係を満たす必要がある。θ＝３０°程度までの低角反射電子を取りこぼさないためには、図６のように第二の開口部の外径Ｒが２ｍｍ以上必要となる。

（Ｃ）第１および第２の実施形態の双方に適用可能な構成
＜半導体検出器の利用＞
第１および第２の実施形態では、対物レンズ１０３と試料台１０５の間に設けられる反射電子検出器１０４として例えばＥＴ（Everhart Thornley）検出器を用いることができるが、反射電子検出器１０４として半導体検出器１１０を用いてもよい。図９は、半導体検出器１１０を対物レンズ１０３と試料台１０５の間に配置した構成例を示す図である。

半導体検出器１１０は、例えば、シンチレータ、ライトガイド、半導体素子（ｐｎ型、ｐｎｐ型、ｎｐｎ型、ＳｉＰＭ、ＳＤＤ等）で構成されているため、静電電圧を直接印加することが困難である。このため、導電材ハウジング１０８およびシンチレータ面導電材コーティング１０９を追加し、静電焦点補正を行うようにする。このような場合も、第１および第２の実施形態において、反射電子検出器１０４として半導体検出器１１０を用い、静電電極を導電材ハウジング１０８およびシンチレータ面導電材コーティングで置き換えることにより、帯電制御が可能になる。ここでは、反射電子検出器１０４を半導体検出器１１０で置き換え、半導体検出器１１０を収容する導電材ハウジング１０８およびシンチレータ面導電材コーティングで静電電極を置き換えている。このため、第１の実施形態において半導体検出器１１０を用いる場合には、導電材ハウジング１０８およびシンチレータ面導電材コーティングに印加電圧を変化させたら、試料台１０５への印加電圧もそれに合わせて変化させることになる。また、第２の実施形態において半導体検出器１１０を用いる場合、導電材ハウジング１０８およびシンチレータ面導電材コーティングに印加電圧を変化させたら、帯電制御電極１０６への印加電圧もそれに合わせて変化させることになる（上述のようにカーブフィッティングで最適印加電圧を求める）。

＜反射電子検出器１０４に電圧を印加する場合＞
第１および第２の実施形態、さらに反射電子検出器１０４として半導体検出器１１０を用いる形態では、静電電極（反射電子検出器１０４）あるいは導電材ハウジングおよびシンチレータ面導電材コーティングに電圧を印加し、静電焦点補正を行うことを前提としている。しかし、その他にも、反射電子検出器１０４に電圧を印加する場合がある。図１０は、反射電子検出器１０４としての半導体検出器１１０に逆バイアス電圧を印加する構成例を示す図である。

図１０に示すように、対物レンズ１０３と試料台１０５の間に設置すべき反射電子検出器１０４として半導体検出器１１０（ｐｎ型、ＳｉＰＭ等）を用いる場合、一般的に、応答性とＳ／Ｎ向上を目的とし、ＰＮ接合に逆バイアス電圧が印加される。逆バイアス電圧の大きさは、高々１０Ｖ～１００Ｖ程度であるが、逆バイアス電位とＧＮＤとの間で接続を切り替えて使用されることがある。というのは、アニュラー型半導体素子の内径が十分に大きくない場合、逆バイアス電圧は一次電子のエネルギーや軌道（チルト）、収差に影響するため、Ｓ／Ｎを犠牲にしても、ＧＮＤ接続とすることがある。この切り替えにより、試料上電界が変動すると考えられる。そこで、上述の第１あるいは第２の実施形態の動作により、試料上の帯電を制御することができ、試料上の電界の変動を補正することができる。

＜ＧＵＩの構成例＞
（i）電圧値設定ＧＵＩの構成例
図１１は、第１および第２の実施形態に適用できる、電圧値設定ＧＵＩの構成例を示す図である。

計測時にＡＢＣＣ機能をＯＮにする場合（画像コントラスト自動調整１１０１および画像明るさ調整１１０２を選択する場合）、コントラスト１１０３およびブライトネス１１０４の値の自動調整表示がなされ、これらが自動で調整される。ＡＢＣＣ機能がＯＮのときには、試料台１０５や帯電制御電極１０６を変化させてもユーザが見やすいような明るさやコントラストに自動的に調整されてしまう。従って、試料が帯電（チャージアップ）しても画像上で変化を認識することができない。

そこで、ＡＢＣＣ機能をＯＦＦにし（画像コントラスト自動調整１１０１および画像明るさ調整１１０２のチェックを外す）、帯電制御機能をＯＮ（静電ＡＦ１１０５および帯電制御１１０６にチェックを入れる）にする。すると、試料台（帯電制御電極）電圧値調整表示１１０７に切り替わるようになっている。ＧＵＩ（図１１）において、０－６５５３５は１６ビットのＤＡＣを表しており、１６ビットの分解能で電圧値を設定できるように構成されている。第１の実施形態では０のときに試料台１０５の電圧が最小になり、６５５３５のときに試料台１０５の電圧が最大になる。第２の実施形態では０のときに帯電制御電極１０６の電圧が最小になり、６５５３５のときに帯電制御電極１０６の電圧が最大になる。このようなＧＵＩを導入することにより、ユーザは、画像明るさ・コントラスト自動調整機能が作動しない状態で、画像を見ながら、適当な電圧値を設定することができるようになる。具体的には、試料台（帯電制御電極）電圧値調整表示１１０７において設定電圧値を調整すると二次電子の戻りが調整され、試料台１０５の帯電量が制御される。試料台１０５の帯電量を制御することにより、得られる画像の明暗が変化するので、ユーザは所望の明るさの画像を選択することが可能となる。

（ii）試料上電場（電界）値設定ＧＵＩの構成例
図１２は、第１および第２の実施形態に適用できる、試料上電界値設定ＧＵＩの構成例を示す図である。

ＡＢＣＣ機能をＯＦＦにし（画像コントラスト自動調整１１０１および画像明るさ調整１１０２のチェックを外す）、帯電制御機能をＯＮ（静電ＡＦ１１０５および帯電制御１１０６にチェックを入れる）にする。すると、コントラスト１１０３およびブライトネス１１０４の値自動調整の表示は、試料上電場（電界）調整表示１２０１に切り替わる。図１２において、０－６５５３５は１６ビットのＡＤＣを表しており、１６ビットの分解能で電場（電界）値を設定できるように構成されている。第１および第２の実施形態において、電場値０に設定すると、試料上電界は最小（ゼロ）となる。一方、電場値６５５３５に設定すると、試料上電界が最大になる。このようにＧＵＩを構成することにより、ユーザは、画像明るさ・コントラスト自動調整機能が作動しない状態で、画像を見ながら、適当な試料上電界を設定することができる。

＜焦点補正動作について＞
（i）通常の（従来例による）焦点補正動作
通常（帯電制御フローのない場合）の対物レンズ１０３と静電電極を併用した焦点補正の典型的な手順を説明する。まず、ステージを用いて、視野を観察したいサンプル位置に移動させる。この時、観察位置が変わるため、サンプル高さも大きく変わることになる。焦点補正量も大きくなるので、粗調整に適した対物レンズ１０３による焦点調整が行われる。粗調整の後は、静電焦点補正が実行される。一旦粗調整が完了すると、以後の微調整には高速な静電焦点補正を用いる方が、スループットの向上に寄与するからである。

また、加速切り替えやイメージシフトによる視野移動を行った場合も、大きく焦点は変わらない。このため、通常、静電焦点補正が粗調整に優先して行われる。ただし、それほど焦点が変わらないとは言え、静電電極の電圧値に換算すると、１００Ｖ程度印加電圧が変わり得る。これにより、試料上電界は、１０Ｖ／ｍｍ程度変動することもある。これは、二次電子像のような帯電に影響されやすい画像の像質を変化させるのに十分な変動である。よって、通常の焦点補正動作を実行しただけでは良好な画像を得ることは困難である。

（ii）本開示による焦点補正動作
これに対して、本開示による帯電制御方式のフローでは、対物レンズ１０３による粗調整と静電焦点補正による微調整が完了した段階で、ユーザは画質を見ながら、ＧＵＩ（図１１あるいは図１２参照）で適当な帯電状態パラメータを設定する。図１１の場合、この帯電状態パラメータは電圧値である。図１２の場合、この帯電状態パラメータは試料上電界（電場）である。いずれの場合も、試料台１０５または帯電制御電極１０６と静電電極（反射電子検出器１０４）の電圧を制御システム（コンピュータシステム）２２０が図示しないメモリ（記憶デバイス）に記憶し、試料上電界を計算してそれをメモリに記憶する。制御システム２２０は、加速切り替えやイメージシフトによる視野移動に伴って静電電極で焦点補正を行うと、試料上電界がメモリに記憶された計算値に一致するよう、試料台１０５または帯電制御電極１０６の電位を設定する。

（Ｄ）まとめ
（i）本実施形態では、荷電粒子ビームシステムを構成する制御システム（コンピュータシステム）は、荷電粒子線装置における、試料に照射する荷電粒子ビームの焦点を調整する反射電子検出器に印加する電圧の変化（焦点調整時の印加電圧の変化）に対応して、試料上の電界値を調整する。このように、試料上の電界値が調整されるので、取得される試料画像も所望の明るさになるように調整することができる（画質の向上）。本実施形態では、この試料上の電界値の調整の態様として、第１の実施形態による方法と、第２の実施形態による方法が提案されている。

（ii）第１の実施形態では、制御システムは、試料台に印加する電圧を制御することにより、試料上の電界値を調整する。より具体的には、反射電子検出器は、対物レンズの主面の位置に配置される。このとき、制御システムは、焦点を所望の焦点状態に調整するように反射電子検出器に印加する電圧を制御し、試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、試料台に印加する電圧を制御する。このように、非常に簡易な方法で画質およびスループットの向上を実現することができる。

（iii）第２の実施形態では、荷電粒子線装置には、反射電子検出器と試料台との間に帯電制御電極が配置される。そして、制御システムは、反射電子検出器に印加する電圧の変化に対応して、帯電制御電極に印加する電圧を制御することにより、試料上の電界値を調整する。より具体的には、反射電子検出器は、対物レンズの主面の位置に配置される。このとき、制御システムは、焦点を所望の焦点状態に調整するように反射電子検出器に印加する電圧を制御し、これに対応して試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、帯電制御電極に印加する電圧を制御する。リターディング電圧など、固定電圧を試料台に印加する場合には、第１の実施形態の方法を採用することはできないが、第２の実施形態のように帯電制御電極を設置し、これにより試料上の電界値を調整することで、リターディング電圧印加に影響を及ぼすことなく、画質の向上を実現することができるようになる。

（iv）第１および第２の実施形態に共通に適用可能な構成として、反射電子検出器を、半導体型で静電焦点補正のための電圧印加が可能な構造を有する検出器とすることができる。また、反射電子検出器を半導体型としたとき、制御システムは、反射電子検出器に含まれる検出器素子に印加する逆バイアス電圧を降伏電圧またはＧＮＤの間で切り替え動作を行い、ＧＮＤに切り替えたときには、試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、試料台あるいは帯電制御電極に印加する電圧を制御するようにしてもよい。

また、第１および第２の実施形態において、制御システムは、ディスプレイ（図示せず）の画面上に、試料台あるいは帯電制御電極に印加する電圧値を設定するためのＧＵＩを出力し、ＧＵＩ上で設定された電圧値（オペレータが指定可能）に応じて、試料上の電界を調整するようにしてもよい。変形例として、第１および第２の実施形態において、制御システムは、ディスプレイの画面上に、試料上の電界値を設定するためのＧＵＩを出力し、ＧＵＩ上で設定された電界値（オペレータが指定可能）に応じて、試料台あるいは帯電制御電極に印加する電圧値を制御し、試料上の電界を調整するようにしてもよい。

さらに、第１および第２の実施形態において、制御システムは、反射電子検出器の印加電圧に対応する試料上の電界値の情報を保持（図示しないメモリに保持）し、反射電子検出器の印加電圧が変化したときに当該印加電圧に対応する試料上の電界値の情報を上記メモリから取得し、試料上の電界が取得した電界値になるように試料台あるいは帯電制御電極に印加する電圧を設定するようにしてもよい。これによりパラメータ設定が単純となり、容易に画質およびスループット向上を実現することが可能となる。

なお、第２の実施形態において、帯電制御電極は、厚みが反射電子検出器と試料台との距離より小さく、第一の開口と、メッシュ形状の第二の開口と、を有するように構成することができる。また、試料台と帯電制御電極との距離をＬ、反射電子と試料面がなす角度をθ、第二の開口部の外径をＲとすると、Ｒ＞Ｌ×ｔａｎ（９０°－θ）の関係を満たすように帯電制御電極を構成するようにできる。

（v）本開示の実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本開示を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。

また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータシステム上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータシステム上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。

さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。

なお、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できる。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた機能を実行するのに、専用の装置を構築してもよい。また、本実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせるようにしてもよい。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本開示では、具体例に即して説明しているが、これらは、すべての観点において限定のためではなく説明のためである。本分野にスキルのある者には、本開示を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。

さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。

加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本開示のその他の実装がここに開示された本開示の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び／又はコンポーネントは、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。明細書と具体例は典型的なものに過ぎず、本開示の範囲と精神は後続する特許請求範囲で示される。

１０ 半導体計測システム（荷電粒子ビームシステム）
１００ 荷電粒子線装置
１０１ チャンバ
１０２ ブースター
１０３ 対物レンズ
１０４ 反射電子検出器
１０５ 試料台
１０６ 帯電制御電極
１０７ 二次電子検出器
１０８ 導電材ハウジング
１０９ シンチレータ面導電材コーティング
２０１ 電子銃
２０２ 第一アライナー
２０３ 非点補正器
２０４ 第一コンデンサレンズ
２０５ 対物可動絞り
２０６ 第二アライナー
２０７ 第二コンデンサレンズ
２０８ 第一走査偏向器（走査偏向コイル）
２０９ 第二走査偏向器（走査偏向コイル）
１２０ 検出器制御部
１２１ 対物レンズ制御部
１２２ 静電電極電圧制御部
１２３ 試料台電圧制御部
１２４ 帯電制御電極制御部
１３０ 画像処理部
１３５ 制御部
１４０ ＧＵＩ
２２０ 制御システム（コンピュータシステム）
２２１ 電子光学制御部
２３０ 走査制御部
２３１ 偏向制御部
３０１ 第一の開口
３０２ 第二の開口

荷電粒子線装置１００は、電子銃２０１と、アライナー２０２および２０６と、コンデンサレンズ２０４および２０７と、走査偏向器２０８および２０９と、対物レンズ１０３と、反射電子検出器１０４と、試料台１０５と、を備えている。なお、後述の第２の実施形態の場合、荷電粒子線装置１００は、さらに、帯電制御電極１０６を備えている。

図５は、静電電極(反射電子検出器１０４)、帯電制御電極１０６、および試料台１０５の各位置に対応する、系の静電ポテンシャル（軸上電位）を示す図である。図５において、実線（Ｖ_ｄ＝０Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加しない状態を表す。実線の直線は、試料表面における電位の傾き、すなわち、試料上電界Ｅ_ｓを表す。図５において、点線（Ｖ_ｄ＝１００Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加し、一次電子ビームの焦点を調整した状態を表す。点線の直線は、焦点調整後の試料表面における電位の傾き、すなわち、焦点調整後の試料上電界Ｅ_ｓを表す。さらに、図５において、破線（Ｖ_ｄ＝１００Ｖ、Ｖ_ｃｃ＝－３２Ｖ）は静電電極（反射電子検出器１０４）に電圧印加し、一次電子ビームの焦点を調整（例えば、視野移動に伴い焦点調整を行った）し、帯電制御電極１０６に電圧印加し、試料表面における帯電を制御した状態を表す。破線の直線は、焦点調整および帯電制御後の試料表面における電位の傾き、すなわち、焦点調整および帯電制御後の試料上電界Ｅ_ｓを表している。点線では、試料台１０５における電界（電場）が静電電極に電圧を印加しない場合（実線）と比べて大きくなっていることが分かる。これを補正するために、帯電制御電極１０６に電圧Ｖ_ｃｃを印加する。この時のグラフが破線で示されており、補正後の破線の傾きが視野移動前の実線の傾きとほぼ同一になっていることが分かる。

ＡＢＣＣ機能をＯＦＦにし（画像コントラスト自動調整１１０１および画像明るさ調整１１０２のチェックを外す）、帯電制御機能をＯＮ（静電ＡＦ１１０５および帯電制御１１０６にチェックを入れる）にする。すると、コントラスト１１０３およびブライトネス１１０４の値自動調整の表示は、試料上電場（電界）調整表示１２０１に切り替わる。図１２において、０－６５５３５は１６ビットのＤＡＣを表しており、１６ビットの分解能で電場（電界）値を設定できるように構成されている。第１および第２の実施形態において、電場値０に設定すると、試料上電界は最小（ゼロ）となる。一方、電場値６５５３５に設定すると、試料上電界が最大になる。このようにＧＵＩを構成することにより、ユーザは、画像明るさ・コントラスト自動調整機能が作動しない状態で、画像を見ながら、適当な試料上電界を設定することができる。

Claims (16)

1. 荷電粒子線装置と、当該荷電粒子線装置を制御するコンピュータシステムと、を備える荷電粒子ビームシステムであって、
   前記荷電粒子線装置は、対物レンズと、試料台と、前記対物レンズと前記試料台との間に配置され、試料に照射する荷電粒子ビームの焦点を調整する反射電子検出器と、を備え、
   前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器に印加する電圧の変化に対応して、試料上の電界値を調整する、荷電粒子ビームシステム。
2. 請求項１において、
   前記コンピュータシステムは、前記試料台に印加する電圧を制御することにより、前記試料上の電界値を調整する、荷電粒子ビームシステム。
3. 請求項２において、
   前記反射電子検出器は、前記対物レンズの主面の位置に配置され、
   前記コンピュータシステムは、前記焦点を所望の焦点状態に調整するように前記反射電子検出器に印加する電圧を制御し、前記試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、前記試料台に印加する電圧を制御する、荷電粒子ビームシステム。
4. 請求項１において、
   前記荷電粒子線装置は、さらに、前記反射電子検出器と前記試料台との間に配置された帯電制御電極を備え、
   前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器に印加する電圧の変化に対応して、前記帯電制御電極に印加する電圧を制御することにより、前記試料上の電界値を調整する、荷電粒子ビームシステム。
5. 請求項４において、
   前記反射電子検出器は、前記対物レンズの主面の位置に配置され、
   前記コンピュータシステムは、前記焦点を所望の焦点状態に調整するように前記反射電子検出器に印加する電圧を制御し、前記試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、前記帯電制御電極に印加する電圧を制御する、荷電粒子ビームシステム。
6. 請求項１において、
   前記反射電子検出器は半導体型であり、静電焦点補正のための電圧印加が可能な構造を有する検出器である、荷電粒子ビームシステム。
7. 請求項１において、
   前記反射電子検出器は半導体型であり、
   前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器に含まれる検出器素子に印加する逆バイアス電圧を降伏電圧またはＧＮＤの間で切り替え、前記試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、前記試料台に印加する電圧を制御する、荷電粒子ビームシステム。
8. 請求項４において、
   前記反射電子検出器は半導体型であり、
   前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器に印加する逆バイアス電圧を降伏電圧またはＧＮＤの間で切り替え、前記試料上の電界をあらかじめ設定された値に調整するように、前記帯電制御電極に印加する電圧を連動して制御する、荷電粒子ビームシステム。
9. 請求項２において、
   前記コンピュータシステムは、前記試料台に印加する電圧値を設定するためのＧＵＩを出力し、前記ＧＵＩ上で設定された電圧値に応じて、前記試料上の電界を調整する、荷電粒子ビームシステム。
10. 請求項４において、
    前記コンピュータシステムは、前記帯電制御電極に印加する電圧値を設定するためのＧＵＩを出力し、前記ＧＵＩ上で設定された電圧値に応じて、前記試料上の電界を調整する、荷電粒子ビームシステム。
11. 請求項２において、
    前記コンピュータシステムは、前記試料上の電界値を設定するためのＧＵＩを出力し、前記ＧＵＩ上で設定された電界値に応じて、前記試料台に印加する電圧値を制御し、前記試料上の電界を調整する、荷電粒子ビームシステム。
12. 請求項４において、
    前記コンピュータシステムは、前記試料上の電界値を設定するためのＧＵＩを出力し、前記ＧＵＩ上で設定された電界値に応じて、前記帯電制御電極の印加電圧を制御し、前記試料上の電界を調整する、荷電粒子ビームシステム。
13. 請求項２において、
    前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器の印加電圧に対応する前記試料上の電界値の情報を保持し、前記反射電子検出器の印加電圧が変化したときに当該印加電圧に対応する前記試料上の電界値の情報を取得し、前記試料上の電界が前記取得した電界値になるように前記試料台に印加する電圧を設定する、荷電粒子ビームシステム。
14. 請求項４において、
    前記コンピュータシステムは、前記反射電子検出器の印加電圧に対応する前記試料上の電界値の情報を保持し、前記反射電子検出器の印加電圧が変化したときに当該印加電圧に対応する前記試料上の電界値の情報を取得し、前記試料上の電界が前記取得した電界値になるように前記帯電制御電極に印加する電圧を設定する、荷電粒子ビームシステム。
15. 請求項４において、
    前記帯電制御電極は、厚みが前記反射電子検出器と前記試料台との距離より小さく、第一の開口と、メッシュ形状の第二の開口と、を有し、
    前記試料台と前記帯電制御電極との距離をＬ、反射電子と試料面がなす角度をθ、前記帯電制御電極の開口部全体の外径をＲとすると、Ｒ＞Ｌ×ｔａｎ（９０°－θ）の関係を満たす、荷電粒子ビームシステム。
16. 請求項４において、
    前記帯電制御電極は、一次電子ビームおよび前記試料からの二次電子が通過する開口を有し、
    前記帯電制御電極の厚みをｔ、前記開口の内径をｒとすると、当該厚みｔおよび内径ｒは、０．０１≦ｔ／ｒ≦１の関係を満たす、荷電粒子ビームシステム。
    
    

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