JP4997045B2 - 電子線応用装置に用いられる試料保持機構 - Google Patents

Description

本発明は、電子線応用装置に用いられる試料保持機構に関し、特に、試料に負の電圧を印加して、電子線の試料への到達エネルギーを減少させる電子線応用装置に用いられる試料保持機構に関する。

荷電粒子線を用いて試料を加工する装置または試料の表面状態やパターン等を観察する装置においては、試料を保持する機構を有している。このような装置において、試料へのダメージやレジスト等の絶縁膜を有する試料が帯電を受けないように２ｋｅＶ以下の低加速電子線を照射している。一方で、対物レンズを通過する電子線の加速エネルギーが低くなると、空間電荷効果による収差が生じ、高分解能な観察が困難であった。

このような問題を効果的に解決するための手法としてリターディング技術がある。リターディング技術では、試料に負電圧を印加することによって、空間電荷効果による収差の抑制と、試料に到達する電子線の低加速化に基づくダメージ抑制の両立が可能となる。しかしながら、試料に印加される電圧によって形成される電界の作用により、試料端部での電界が乱され、その電界によって電子線が偏向を受けてしまうという問題がある。その結果、試料端部では、正確な測定や検査が困難であるという問題があった。このよう問題を解決するために、特許文献１，２，３、及び４に説明されているような技術がある。

特許文献１，２，３、及び４には、リターディング電圧が印加された試料の周囲を包囲するように電極を配置し、当該電極にリターディング電圧と同じ電圧を印加する技術が説明されている。このような技術によれば、試料とその周囲との間に生じる段差に基づく電界の乱れを緩和し、試料の中心と同等の条件で、電子線を試料に入射させることが可能となる。

特開２００４−７９５１６号公報 特開２００３−１１５２７４号公報 特開２０００−１４９８４５号公報 特開２０００−４０４８１号公報

しかしながら、試料縁部付近の電界の乱れは、試料とその周囲との間の段差だけではなく、他の要因があることが、発明者らの検討により判明した。特に試料（例えば半導体ウェハ）の縁部周辺は、半導体プロセス時に、試料をピンセットで保持した際についた傷や、成膜，イオン打ち込み，エッチングなどの様々な工程にて用いられる、試料を保持する機構や加工の影響によって、土手状や谷状，線状や粉状の段差や異物が付着することがある。

これら異物等は試料表面の電界を乱し、結果として電子線を偏向し、正確な検査や測定を阻害するという問題がある。特許文献１〜４に開示の技術では、異物等の存在に基づく電界の変動を抑制することは困難である。

以下に、異物等の存在による電界の乱れを効果的に抑制することが可能な電子線応用装置に用いられる試料保持機構について説明する。

上記目的を達成するための一態様として、電子線応用装置内にて、試料に負電圧を印加して試料を保持する試料保持機構において、負電圧が印加されると共に前記試料を下部から支持する支持台と、前記試料端部を覆うひさし部を有し、当該ひさし部は前記試料の縁部に沿って形成されていると共に、前記負の電圧が印加されることを特徴とする試料保持機構を提案する。ひさし部は、試料の縁部を上部から隠すように形成されているため、試料の縁部近傍に存在する異物等を覆い、試料平面に形成される電位分布を平坦化することが可能になる。ひさし部も厚みがあるため、厳密な意味での平坦化ではないが、ひさし部の大きさは変化しないので、異物等の存在によらず、電位分布を所定の状態とすることができる。

上記一態様によれば、リターディング技術を採用した電子線応用装置において、試料上の異物等の存在によらず、安定した電位分布を形成することによる、測定，検査の高精度化を実現することが可能となる。

以下図面を用いて、異物等の存在によらず、試料上に安定した電位分布を形成するための具体的な構成について、図面を用いて説明する。図１４は、電子線応用装置の一態様である走査電子顕微鏡の概略図である。なお、以下の説明は走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、これに限られることはなく、電子線を試料に照射すると共に、試料に負電圧を印加して試料への到達エネルギーを低下させるいわゆるリターディング技術が採用される装置であれば、その種類は問わない。電子銃１０７から放出される一次電子ビーム１０６は、コンデンサレンズ１０５、及び対物レンズ１０２によって集束され、試料１１１に到達する。また、一次電子ビーム１０６は、偏向器１０３によって、試料上を一次元的、或いは二次元的に走査される。試料１１１は、保持機１１０上に配置され、保持機１１０は、図示しない移動機構を備えた試料ステージ１０１上に配置されている。試料ステージ１１０にはリターディング用電源１０４が接続されており、試料１０６に到達する一次電子ビーム１０６の到達エネルギー（加速電圧）は、その印加電圧によって調整される。

試料の端部付近には試料プロセス時において、試料をピンセットで保持した際についたキズや、製膜・イオンインプラ，エッチングなど様々な装置で試料保持する機構や加工などの影響により、土手状や谷状，線状や粉状などの様々な段差や異物が付着することがある。図１５ａには、試料１の端部周辺であって試料１の上部に異物１１２が付着した状態が例示されている。

ところで、リターディングによって試料の上方空間に電界が生ずるが、この生じた電界の概略を図１５ａに図示したような状態となる。リターディングによる電界は試料端部付近では試料１と保持機１１０との高さの差により、また、試料の端部付近には試料プロセス時において、試料をピンセットで保持した際についたキズや、製膜・イオンインプラ，エッチングなど様々な装置で試料保持する機構や加工などの影響により、土手状や谷状，線状や粉状などの様々な段差や異物１１２が付着している。これらの影響で当該電界１２０は端部付近では均一でなく乱れが生じている。その結果一次電子線１０６の軌道が不規則に曲げられるため、試料端部付近では正確な形状の評価などが困難であった。このような電界の乱れの影響はリターディングを採用した荷電粒子線装置であれば発生する可能性がある。また、上記のような荷電粒子線装置に試料を保持機に固定する方式が用いられているが、上記リターディングのため試料への電圧１０４の印加は、保持機１１０を介して行われている。

以下の説明では、保持機構を介して試料にリターディングのための電圧を印加することに着目し、上記事情を考慮してなされたものであって、試料プロセスによって生じた段差や異物などにより試料端部で発生する電界乱れを緩和できる機構について詳述する。

以下に、試料保持機構を真空中から脱着して多様式の試料を観察する電子線応用装置において、試料保持機構と試料とが同電位となるように構成され、試料を搭載する試料保持機構の高さを一定とした電極構造で、電極構造に試料端部を覆うためのひさし形状が有り、かつ電極構造高さと試料台底面部分に搭載された試料高さとが略平坦化となるよう試料台底面部が高さ方向に可動な機構について説明する。

なお、前記電極部分や前記試料底面部分は、取替えにより円盤，ウェハ，メディアディスク，角型試料など多様式の試料保持を可能とした構成としてもよい。なお、前記ひさし形状部分は、前記電極部分より着脱可能な構成としてもよい。なお、前記試料台底面側と前記試料台底面部分を支持する基底部分側との接続部分が逆ネジの関係となる機構を有し、搭載した試料が回転せずに高さ調整可能な構成としてもよい。なお、前記試料保持機構は、メディアディスク試料の加工・観察において、メディアディスクの中心側端部乃至外周側端部の少なくとも一方を覆うためのひさし形状を有する構成としてもよい。以下、具体的な実施態様を、図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１と図１５に本発明の実施の形態である試料保持機の構成を示す。様々な試料サイズ（試料厚さ，大きさ）に対応するため、試料交換作業の効率化のために電極２の位置は試料１に関係なく試料ステージ１０１からの高さ固定とし、一方で試料保持機の試料台底面部４を上下動させて試料高さを調整可能とし、電極２の高さと試料１の高さとを略平坦化する機構を設け、さらに試料サイズ毎に当該リターディング電界のかかる電極２及び試料台底面部分４を取替え可能な構造とし、電極部分２にはひさし状の形状３を有した構成としてある。また、試料１を搭載する試料台底面部分４と電極部分２及びひさし状部分３は装置ステージ１０１０との接続台座を介して同電位となるようにしてある。ひさし状部分３は、高さ調整機構ネジ部５によって、その高さが調整可能となっており、試料１縁部を上方から覆い隠すように機能する。

電極２，ひさし部３，試料台底面部４等の試料保持機を構成する材料には、本実施例においてはＡｌを用いたが、他にＣ（グラファイト），Ｃｕ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，黄銅，青銅、及びこれら物質を含んだ化合物や合金等で電気導通性があり、非磁性体であるならば前記材料に対して特に限定するものではない。

様々なプロセスを経た後に試料を観察しようとする場合、試料１の端部付近には試料プロセス時において、試料をピンセットで保持した際についたキズや、製膜・イオンインプラ，エッチングなど様々な装置で試料保持する機構や加工などの影響により、土手状や谷状，線状や粉状などの様々な段差や異物１１２が付着しており端部付近は一様に平らでないことが多い。この様な試料を観察する場合、試料の端部付近では不均一に分布した異物１１２によりリターディング電界１２０の乱れが発生する部位が予想できず、一様になりづらいため端部付近での正確な観察・評価が困難であることが知られている。

そのため本実施例では、試料端部を隠すためのひさし形状３を電極部分に試料と同心円になるよう試料端部付近をカバーし、当該リターディング電界１２０をひさし形状に起因した乱れにのみ限定することで、乱れた領域を低減できる構成とした。このひさし形状３に関して、プロセス等によって生じた端部付近での形状乱れによるリターディング電界１２０への影響を少なくするための形状であれば当該ひさし部分の開口形状を限定するものではない。ひさし部３の厚みは、厚くすると試料面と電極面との段差が大きくなり、当該リターディング電界１２０の乱れは大きくなってしまうためできるだけ薄くした方が良いが、薄くした場合に試料に押し当てられると、ひさし部分の変形により電界の乱れがひさし部分で緩和できずに影響を与えてしまう可能性がある。発明者らの実験では観察するウェハ外周部でのリターディング電界の乱れを小さくなるためには、当該ひさし部の厚みを０.０５mm以上で０.３mm以下とするのが電界の乱れを小さくするためにはよいことが確認されているが、リターディング電界の影響を少なくするためであれば当該厚みを前記範囲に特に限定するものではない。また、ひさし部３の幅は試料外周でのリターディング電界の乱れた領域をカバーすることができればよく、少なくとも１mmあれば外周部での電界の乱れが小さくなることを確認したが、プロセスによっては段差や異物１１２が存在する領域は様々であるため、リターディング電界１２０の乱れた領域をカバーすることができる形状であるならば当該幅を限定するものではない。

また図３に示すように、電極部分の最上層２ｄを着脱可能な構造として試料を電極部下層部分２ｃに載せる作業を簡便に行える構造としてあってもよい。図３（ａ）は、電極上層２ｄから電極下層２ｃ側を貫通した足部１０の先端にネジ山を形成し、３箇所（１２０度ピッチ）それぞれを裏面側からナット１１で止め、電極上層部分２ｃを固定した状態であるが、この上層部分２ｃが試料保持機取り扱い時に動いたり落下したりする恐れのない場合にはそのまま電極下層部分２ｃに載せただけとしてもよく、また、上層部２ｄと電極下層側２ｃとが滑りにくくなる様に抵抗を増やすように梨地加工やサンドブラスト加工部を設けて動きを抑止する構造としてもよい。

さらに、固定する方法として、前述した電極裏面側（下層側）からナット止めや、ネジ止めによる固定、電極上層部分２ｄに設けた平板付き足部１２を下層部分２ｃとの間で回転させて固定（図３（ｂ））、前記足部をＴ字やＹ字型等として固定する方法、あるいは、上層部分２ｄを上面側から前記ネジやナットなどで固定する方式や、電極上層２ｄ・下層２ｃ部分に溝１３を切ってはめ合いとして上層部分２ｄを載せる方式（図３（ｃ））、上層側電極部分２ｄが下層側２ｃよりも直径が大きく、上層側の側面部分よりネジを用いて下層側と締め付ける方式としてあってもよい。動きを防止するために用いる固定部分は少なくとも一箇所以上設けてあればよく、上層側電極部分２ｄと下層側電極部分２ｃとの接続方法に関して前記固定方式の組み合わせであってもよく、固定方式を特に限定するものではない。

試料保持機の試料サイズは、０.５インチ，０.８５インチ，２５mm，１インチ，１.２５インチ，１.３インチ，１.５インチ，１.８インチ，１.８９インチ，５０mm，２インチ，２.５インチ，６５mm，７０mm，７５mm，３インチ，３.３インチ，３.５インチ，１００mm，４インチ，１２５mm，５インチ，１５０mm，６インチ，２００mm，８インチ，３００mm，１２インチ等各サイズのウェハやディスク等の様々なサイズに対応することができる。但し試料保持機の試料サイズに関して前記大きさに特に限定するものではない。試料ステージとの台座と接続された電極部分２と、各電極サイズに合わせた試料台底面部分４とを変えることで様々な試料サイズに対応する（図示せず）。電極部分２には試料形状と同じ大きさの開口があり、前記開口上部に前記ひさし形状３を形成してある。電極部分外周サイズは試料サイズ以上の大きさのもので、観察用試料室に入る大きさであるならばいくらでもよいが、発明者らの実験によれば電極部分の形状が少なくとも５mm以上試料サイズより大きい場合には、試料外周部付近でのリターディング電界の歪みが小さくなることを確認しているが、前記サイズに限定するものではない。試料台底面部分４の直径は、取り付ける試料のサイズと同等乃至それ以上の大きさであればよく特に限定するものではない。

本実施例での試料の高さ調整機構には、試料台底面部側壁にネジ山加工５ａをして電極部分にそれに対応するネジ山を形成することで可能な構造とした。ネジ山のピッチは高さ調整のためであるので余り大きくすると調整が難しくなる。本実施例では１回転で１mm上下する構造としたがピッチはそれ以上でも以下でも良く、高さ調節のためであるならばピッチを限定するものではない。試料台底面最下部には回転を容易にするためにネジ山のない円盤状構造としサイズを回転させる円筒よりも大きくしたが、この部分に関しては回転を容易にするため外周部にローレット４ａやナーリング加工をしたり、プラスやマイナス，ヘックス型のドライバ等を使用するための溝を形成したり、あるいは、レンチを使用するための六角穴や四角あるいは六角形のボルト形状にしてあってもよく、また最下部までネジ山が切ってある構造や、最下部のサイズが試料台底面部の円筒と同じかそれより小さくなっていてもよく、回転調整を容易に行うための形状を特に限定するものはない。また、試料台底面部分の高さ調節機構が調整後に動かないようダブルナット構造となる回転防止用板６を用いてあってもよく（図４）、高さ調整するための部分の構成を特に限定するものではない。

試料１として厚さ０.４mmの３インチ直径のＳｉディスク基板を用い、この高さ調整機構を利用して目視による試料１の上部と電極２のひさし部分３とが略平坦化するよう高さ調整した上で走査電子顕微鏡等に入れて観察を行った。電極形状２は直径４インチで中央に該基板を入れる３インチ分の穴が有り、ひさし部分３の厚みは０.２mmとし幅は１mmとし、試料台底面４の形状は直径３インチの物で、図３（ｃ）記載の電極上層部分をはめあいで着脱する形態のものを用いた。その結果、本発明の方式を取らずにウェハを観察した場合と比較実験した結果、少なくとも直径で７mm分リターディング電界による乱れた領域を減らすことができた。これにより電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（変形例１−１）
ウェハ試料においてはオリフラ１ａやサブオリフラ１ｂ，ノッチオリフラなど円形形状が一様でない試料もあり、この一様でない形状部分による電界乱れもひさし形状により抑えることができる。本変形例では、実施例１に基づいてひさし形状を電極部分に形成した。実施の形態を図５に示す。電極部分２にはウェハオリフラ１ａに合わせた形状を加え、試料の回転を抑止して高さ調整に対応できる。電極部分に形成したウェハオリフラ対応部は、高さ調整による試料底面部分４の上下動を制限しない形とする必要性がある。そのため、本変形例ではひさし部分３の下部に厚さ０.２mmでオリフラ形状１ａに合わせた段差２ｂを設けたが、この厚みは観察するウェハ１の厚みが一定の物を観察する場合にはウェハ厚みと同じかそれよりも薄いのであればよく、ウェハ部分の形状に対応している物であるならば、前記厚みに限定するものではない。ひさし部分３は、ウェハ試料におけるオリフラ部分及び外周部でのプロセス影響を隠すため、ひさし３の形状は、開口形状をウェハ試料と相似形で小さくしたものや、ウェハ試料のオリフラ部分を隠せる幅で開口形状を円形としたものであってもよく、プロセスによるリターディング電界への影響を少なくするための形状であれば当該ひさし部分の開口形状を限定するものではない。

試料として厚さ０.６mmの３インチＳｉウェハ基板を用い、この高さ調整機構を利用して目視による試料上部とひさし部分との高さを略平坦化した上で走査電子顕微鏡等に入れて観察を行った。電極形状は直径４インチで中央に該基板を入れる３インチ分の穴が有り、ひさし部分の厚みを０.２mmとし幅を２mmとし、ひさし下部にオリフラ形状に合わせた段差０.２mmのウェハ回転防止部を形成し、試料台底面形状は直径３インチの物を用いた。その結果、本発明の方式を取らずにウェハを観察した場合と比較実験した結果、少なくとも直径で５mm分リターディング電界による乱れた領域を減らすことができた。これにより電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（変形例１−２）
実施の形態を図６に示す。試料保持機の試料サイズは、０.５インチ，０.８５インチ，１インチ，１.２５インチ，１.３インチ，１.５インチ，１.８インチ，１.８９インチ，２インチ，２.５インチ，６５mm，７０mm，３インチ，８０mm，３.３インチ，３.５インチ，４インチ，１２０mm，５インチ，２００mm，８インチ等試料中心に穴のある円盤状メディアディスクの様々なサイズに対応することができる。但し試料保持機の試料サイズに関して前記大きさに特に限定するものではない。電極部分２には試料形状と同じ大きさの開口があり、最上層部に前記ひさし形状３を形成してある。外周部分サイズはそれ以上の大きさのもので、観察用試料室に入る大きさであるならばいくらでもよいが、発明者らの実験によれば電極部分の形状が少なくとも５mm以上試料サイズより大きい場合には、試料外周部付近でのリターディング電界の歪みが小さくなることを確認しているが前記サイズに特に限定するものではない。なお、試料台底面形状４の直径は前記大きさに限定するものではなく、試料サイズと同等乃至それ以上の大きさであればいくらでもよい。

試料台底面部分４の形状は、メディアディスク中心の穴と同等サイズで高さが試料厚さと同じになるよう同じ厚みの円盤３ａを中心に設置したり、試料台底面の中心部分を前記試料台底面部分４の可動方式同様に上下できる構造を追加したりすることで、中心部分と試料とが略平坦化する形態としてあってもよく、試料外周側の電極部分２に実施例１記載のひさし３のみを設け試料中心付近に円盤などを何も設置しない構造や（図６（ａ））、試料外周側の電極部分２に実施例１記載のひさし３を設けた構造や（図６（ｂ））、試料作製時メディアディスクの場合には中心部分を保持してプロセスを行ったりする工程により中心側に段差が存在する。この場合には、中心に設置する電極材３ａに試料高さと同じ厚みの上部にひさし部分３ｂを形成した円盤とし、試料外周部分はプロセスの影響による段差や異物によるリターディング影響が無視できる場合には外周側電極部分２のひさし形状は無くてもよいし（図６（ｃ））、または中心部分と外周部分の電極どちらにもひさしを設けてある構造としてあってもよく（図６（ｄ））、プロセスなどの影響によって基板端部側での段差や異物からの当該リターディング影響を軽減する構造であるならば、特に形状を限定するものではない。

中心部分での電極材２ａにひさし３ｂを設ける場合には、円盤２ａの底面が試料台底面部分４と電気的に接触するように厚みを試料ごとに合うよう作製して設置する形状や、ひさしを設けた中心部分を試料設置後に取り付け、実施例１記載の試料台底面４の可動部同様に上下できる構造として試料に合わせて高さを調整する構造を追加してあってもよく、プロセスによるリターディング電界への影響を少なくするための形状であれば、中心部分の電極構造の有無や形状，取り付け方及び試料外周側に設置するひさしの厚みや幅を実施例１に記載のひさし形状サイズや本変形例記載の数値範囲に限定するものではない。

図６（ｄ）の断面形状で一番右側に記載した形態の中心部分の電極構造を用い、試料として厚さ０.８mmで２.５インチハードディスク用アルミニウムディスク基板を用い、外周側に厚みが０.２mmで幅１mmのひさし３を設けた電極構造を有して高さ調整機構を利用して目視による試料上部と電極２との高さを略平坦化した。さらに、中心に設置した電極２ａ形状はメディアディスク１に合わせてひさし無し部の直径が２５mmの円筒で、ひさし部分３ａは外周側と同じく厚みが０.２mmで幅１mmとした。この中心部分２ａも試料１と略平坦化した上で試料保持機構を走査電子顕微鏡等に入れて観察を行った。電極形状は直径４インチで中央に該２.５インチ基板に合わせた穴が有り、試料台底面形状４は基板サイズと同じ物を用いた。その結果、本発明の方式を取らずにディスクを観察した場合と比較して、少なくとも試料外周側では直径で３mm分、内周側では直径で２mm分リターディング電界の乱れた領域を減らすことができた。これにより電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（変形例１−３）
図７に実施の形態を示す。１０mm角，１５mm角，２０mm角，２５mm角，３０mm角，５０mm角，７５mm角，３インチ角，１００mm角，４インチ角，１２５mm角，５インチ角，１５０mm角，６インチ角，７インチ角，２００mm角，８インチ角、等の角型試料等様々なサイズに対応することができる。但し試料保持機の試料サイズに関して前記大きさに特に限定するものではなく、正方形形状に限らず長方形形状であってもよい。試料台底面４の形状は試料サイズの対角線長さ以上となるように、例えば前記試料サイズに対応するとそれぞれ１５mm，２２mm，２９mm，３６mm，４３mm，７１mm，１０７mm，４.３インチ，１４２mm，５.７インチ，１７７mm，２１３mm，７.１インチ，８.５インチ，９.９インチ，２８３mm，１１.４インチとし、電極部分２には該試料形状と同じ大きさの開口があり、最上層部に前記ひさし形状３を形成してある。電極部分外周の形状は試料サイズと相似形や円形形状でサイズがそれ以上の大きさのもので、観察用試料室に入る大きさであるならばいくらでもよく、この形状を前記形状に限定するものではない。発明者らの実験によれば電極部分の形状が試料サイズより少なくとも５mm以上大きい場合には、試料外周部付近でのリターディング電界の歪みが小さくなることを確認しているが、前記大きさに限定するものではない。また、電極部分２には角型試料に合わせた形状２ｂをひさし３下部に設け、試料の回転を抑止して高さ調整に対応できる。電極部分２に形成した角型試料に合わせた形状２ｂは、高さ調整による試料底面部分４の上下動を制限しない形とする必要性があるため、本変形例ではひさし部分３の下部に厚さ０.２mmで角型試料に合わせた段差２ｂを設けたが、この厚みは観察するウェハの厚みが一定の物を観察する場合にはウェハ厚みと同じかそれ以下であればよく、前記厚みに限定するものではない。なお、試料台底面円柱４形状の直径は前記大きさに限定するものではなく、試料対角線サイズと同等乃至それ以上の大きさであればいくらでもよい。

角型試料には、試料外周部にプロセスによる段差や異物の付着以外にも、当該試料サイズに切り出す際の切削傷や破片付着による段差も存在しているので、本発明の方式を採用しない場合と比較してひさしを加えた効果は大きい。試料として厚さ０.８mmの５０mm角Ｓｉ基板を用い、この高さ調整機構を利用して略平坦化した上で走査電子顕微鏡等に入れて観察を行った。電極形状は直径４インチで中央に該基板を入れる５０mm角分の穴が有り、試料台底面形状は直径３インチの物を用いた。ひさしの幅を２mmとして、厚みを０.２mmとし、本発明の方式を取らずに角形基板を観察した場合と比較して、少なくとも８mm分リターディング電界による乱れた領域を減らすことができた。これにより電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（実施例２）
実施例１同様のひさしを設けた電極部分２と試料を載せる試料台底面部分４とで構成されているが、図８に示すように試料台底面部分４に棒形状を形成しその部分にネジ５ａが切ってある。この棒部分は試料台底面部４と同一構造や、試料台底面部分にねじ込む構造としてあってもよく、高さ調整機構として働く機能を有していればよく形状や接続方法を限定する物ではない。そして、本実施例においてはステージと接続する台座部分を基底部分７として試料台底面部分のネジ５ａと合うネジ溝を基底部７に作製して、基底部分７と試料台底面下部の棒部分５ａとの間で高さ調節機構を形成したが、基底部分７を電極部分２から延長された部分に形成してあってもよく、高さ調節用のネジ溝が切ってあれば基底部分７の形成された部位を特定するものではない。この場合にも実施例１と同じくリターディング電界の乱れた領域を低減することができ、電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（実施例３）
実施例２同様の構成であるが、図９に示した形態のようにネジきりした部分が棒状部分の全てでなく、ネジ部５ａと支え部５ｂとで構成されていてもよい。この場合にも実施例１と同じくリターディング電界の乱れた領域を低減することができ、電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（実施例４）
実施例２と同様に試料台底面部分４と基底部分７との間を棒状パーツで接続しているが、本実施例の形状は図１０に示すように、試料台底面部分４にもネジきりをし、基底部分７とは逆廻しネジの関係にしてある。この構成にすることで、棒状パーツを回転させて高さ調節を実施した場合に、試料台底面部分４が回転することなく高さ調整することができる。試料台は真空中で使用するため、試料台底面側のネジきり部分５ｃを真空引きするために棒状パーツ中心に貫通穴を開けたり、ネジ切りした部分の一部部分を削り落としたりしてあってもよく、特にネジ部分を真空対応とした加工の有無に限定するものではなく、高さ調節ができる構造であればよい。また、本実施例ではネジ部５ａと逆ネジ部５ｃとの間に支え部５ｂを設けたが、支え部５ｂが無い構成としてあってもよく、支え部５ｂの有無に関して特に限定する物ではない。

また、ネジ部５ａと逆ネジ部５ｃとの関係が逆ネジとなっていればよく、試料台底面部分が順ネジ、基底側が逆ネジであってもよくネジ部５ａと逆ネジ部５ｃとが逆ネジとなる関係であるならばよく、特に底面部４と基底部７とに形成したネジ部に限定しない。この構成では、オリフラのあるウェハにおいても電極部分２と試料台底面部分４の両側にオリフラ部分１ａに対応した形状を形成することもでき、オリフラ部分の形状により試料１と試料台底面部分４の回転を防止できる。

また、試料台底面部分４の形状が角形であっても回転しないため、底面部分４の形状が円柱や角柱構造であっても対応できる。底面部分４を角柱とした実施形態を図１１に示す。電極部分に形成された試料サイズの開口よりも底面部分４の形状が同じかそれ以上の大きさであればよく、これにより電界の乱れを低減でき、試料台底面部分４が回転せず高さ調整が可能となる。この実施例の構造でも、実施例１と同様にリターディング電界の乱れた領域を低減することができ、電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（実施例５）
実施例１同様の電極部分と試料を載せる試料台底面部分とで構成されているが、試料台底面部分４にネジ溝を切り、ステージと接続する基底部分７に試料台底面部分４のネジと合うネジ切りをした棒状部分５ａを作製して、基底部側からの棒部分と試料台底面下部との間で高さ調節機構を形成したが、基底部分に形成したネジ切りをした棒状部分を電極部分から延長されたパーツに形成してあってもよく、高さ調節用のネジ切り部分があれば当該部分の形成された部位を特定するものではない。

また、この棒状部分は基底部分４と同一構造や、基底部分４にねじ込む構造としてあってもよく、高さ調整機構として働く機能を有していればよく形状や接続方法を限定する物ではない。この実施の形態を図１２に示す。また、実施例４に記載したように当該ネジ切りをした棒状部分に真空対応とした加工の有無を限定するものではなく、高さ調節ができる構造であればよい。この場合にも実施例１と同じくリターディング電界の乱れた領域を低減することができ、電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

（実施例６）
実施例５同様の構成であるが、図１３に示すようにネジきりした部分が棒状部分の全てでなく、ネジ部５ａと支え部５ｂとで構成されていてもよい。この場合にも実施例１と同じくリターディング電界の乱れた領域を低減することができ、電極表面と試料表面とを略平坦化しひさしを設けた構造の効果が確認できた。

その他、本発明の実施の形態として上述した試料保持方法や試料保持機を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうる全ての試料保持方法や試料保持機も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。特に、上記態様は、試料保持部分及び試料保持機１１０を試料ステージ１０１から脱着し大気開放して用いる荷電粒子線装置に有効であるが、それに限られることはなく、脱着が困難な試料保持機構等に採用することももちろん可能である。

以上述べたような複数の態様によれば、試料の端部でのリターディング電界乱れを緩和できる実施容易な試料保持方法及び試料保持機を提供することができる。更に、これまで説明してきた試料保持機構では、異物等の存在に因らす電位分布を安定化できるため、例えばひさし部３の近傍の一次電子線の偏向を予測することが可能となる。よってリターディング電圧の大きさに応じて、どの程度ビームが偏向を受けるかを予め走査電子顕微鏡の記憶部に記憶させておき、ひさし部３の近傍を走査する場合に、その変動分を補正してビーム走査することも可能になる。

走査電子顕微鏡に用いられる試料保持機の構成を示す断面図。 図１の試料保持機を上面から見た平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 電極部分のひさし状パーツを脱着可能な形態での上面から見た平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 電極部分のひさし状パーツを脱着可能な形態での上面から見た平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 電極部分のひさし状パーツを脱着可能な形態での上面から見た平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 試料底面部分の回転防止にダブルナットとなる機構を加えた構成を示す断面図。 ウェハ試料を保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 メディアディスクを保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 メディアディスクを保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 メディアディスクを保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 メディアディスクを保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 角型試料を保持した状態での平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 試料保持機の高さ調整機構をネジ方式にした構成を示す断面図。 試料保持機の高さ調整機構を一部ネジ方式にした構成を示す断面図。 試料保持機の高さ調整機構に逆ネジ方式を加えた構成を示す断面図。 図１０の試料保持機で角型試料を保持した状態で上面から見た平面図と高さ調整部分を取り除いた形態の断面図。 試料保持機の高さ調整機構をネジ方式にした構成を示す断面図。 試料保持機の高さ調整機構を一部ネジ方式にした構成を示す断面図。 電子顕微鏡の構成を示す断面図。 試料端部の異物付近での等電位分布と、本発明のひさし形状を設けた場合での等電位分布を示す断面図。

符号の説明

１ 試料
１ａ 試料オリフラ部
１ｂ 試料サブオリフラ部
２ 電極部分
２ａ メディアディスク用中央電極部
２ｂ 試料回転制限部
２ｃ 電極下層部
２ｄ 電極上層部
３ ひさし部
３ａ メディアディスク用中央電極ひさし部
４ 試料底面部
４ａ 試料底面ローレット部
５ａ 高さ調整機構ネジ部
５ｂ 高さ調整機構支え部
５ｃ 高さ調整機構逆ネジ部
６ 回転防止用板
７ 高さ調節用基底部
１０ 貫通用足部
１１ 電極締結用ナット
１２ 電極固定用平板
１３ 電極固定用溝
１００ 試料室
１０１ 試料ステージ
１０２ 対物レンズ
１０３ 偏向器
１０４ リターディング用電源
１０５ コンデンサレンズ
１０６ 一次電子ビーム
１０７ 電子銃
１１０ 保持機
１１１ 試料
１１２ 試料上の異物
１２０ 等電位線

Claims (4)

1. 電子線応用装置内にて、試料に負電圧を印加して試料を保持する試料保持機構において、
   負電圧が印加されると共に前記試料を下部から支持する支持台と、
   前記試料の端部上面を覆うひさし部を有し、
   当該ひさし部は前記試料の端部に沿って形成され、前記負の電圧が印加されることを特徴とする試料保持機構。
2. 請求項１に記載の試料保持機構において、
   前記ひさし部は、着脱可能に構成されていることを特徴とする試料保持機構。
3. 請求項１に記載の試料保持機構において、
   前記ひさし部は板状部を持ち、当該板状部の前記試料に接する個所は、同じ厚さをもって形成されていることを特徴とする試料保持機構。
4. 請求項１に記載の試料保持機構において、
   前記支持台、或いは前記ひさし部を上下動可能に支持するネジ部を備え、
   当該ネジ部は、前記支持台を回転させることなく上下動するように構成されていることを特徴とする試料保持機構。

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