WO2017187548A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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WO2017187548A1
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charged particle
particle beam
sample
split distance
distance
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夏規 津野
直正 鈴木
篤士 沖田
宗行 福田
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus.
  • a charged particle beam apparatus such as an electron microscope, can observe a sample using an electron beam and is used for nano-level fine shape observation and composition analysis.
  • the scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM) has the feature that it can analyze from low magnification of milli-order to high magnification of nano-order without being limited by sample size.
  • SEM scanning electron microscope
  • composition analysis, and fine pattern measurement inspection not only information on the surface of the sample but also analysis including information on the cross-sectional direction such as the material and structure inside the sample is required.
  • a method of cleaving the sample and observing the cross-section is generally used, but it becomes destructive observation.
  • the energy of the electron beam applied to the sample is adjusted by controlling the acceleration voltage.
  • the depth at which the electron beam penetrates the sample depends on the energy of the electron beam, and reflected electrons are emitted from the internal structure at the depth where the electron beam penetrated. By detecting the reflected electrons, an SEM image mainly including information inside the sample can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses a method of observing a structure buried by a potential contrast resulting from charging caused by charging and discharging of a sample by controlling the amount of irradiation of electrons and the waiting time between irradiations using a pulsed electron beam.
  • the potential contrast is a contrast reflecting a difference in surface potential caused by charging by electron beam irradiation, and the difference in surface potential is caused by a difference in electrical characteristics (resistance and capacitance) of the sample. Since the electrical characteristics of the sample differ depending on the presence or absence of the internal structure of the sample, the internal structure can be visualized with a potential contrast with controlled charging.
  • Patent Document 2 discloses that the split distance between irradiated pixels is controlled by synchronous control of a pulsed electron beam and scanning, and observation due to charging is being performed. A method for suppressing the image disturbance is disclosed.
  • JP 2012-252913 A Japanese Patent Laid-Open No. 04-017248
  • Patent Document 2 is a technique for suppressing charging by synchronous control of a pulsed electron beam and scanning, and defines a split distance in which the influence of pre-irradiation is reduced by the distance. In this method, the charge created in the surrounding area is not affected, but it was found that the contrast would be small for materials with small differences in electrical characteristics at the irradiation position.
  • An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus capable of observing and evaluating the surface and inside of a sample with low damage.
  • a charged particle beam source A sample stage on which the sample is placed;
  • a charged particle beam optical system for accelerating and pulsing the charged particle beam emitted from the charged particle beam source and irradiating the sample while scanning the charged particle beam with an acceleration voltage in the range of more than 0 kV and not more than 5 kV;
  • a split distance selection unit for selecting the surface or lower layer to be measured of the sample;
  • a split distance setting unit for setting a split distance, which is a distance between irradiation regions during one line scan of the charged particle beam on the sample, based on the measurement target selected by the split distance selection unit;
  • a control unit that controls the charged particle beam optical system to irradiate the charged particle beam to the sample based on the split distance set by the split distance setting unit;
  • a charged particle beam apparatus comprising:
  • a charged particle beam source A sample stage on which the sample is placed; A charged particle beam optical system for accelerating and pulsing the charged particle beam emitted from the charged particle beam source and irradiating the sample while scanning the charged particle beam with an acceleration voltage in the range of more than 0 kV and not more than 5 kV; , Split distance selection screen for selecting the surface or lower layer to be measured of the sample, irradiation of the charged particle beam during one line scan on the sample based on the measurement target selected on the split distance selection screen A GUI for displaying a split distance setting screen for setting a split distance which is a distance between areas; A control unit for controlling the charged particle beam optical system so as to irradiate the sample with the charged particle beam based on the split distance set on the split distance setting screen; A charged particle beam apparatus comprising:
  • the present invention it is possible to provide a charged particle beam apparatus capable of observing and evaluating the surface and inside of a sample with low damage.
  • FIG. 1 is a structural cross-sectional view (partial block diagram) illustrating an example of a charged particle beam apparatus (electron microscope) according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image forming algorithm in the electron microscope according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control time chart for image formation in the electron microscope according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a GUI in the electron microscope according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a sample used in Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image acquisition flowchart in the electron microscope according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an SEM image obtained by an electron microscope according to Example 1.
  • Sectional drawing (partial block diagram) which shows an example of the charged particle beam apparatus (electron microscope) which concerns on Example 2, 3, and 4.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image forming algorithm in the electron microscope according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a GUI in an electron microscope according to the second embodiment.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a sample used in Example 3.
  • 10 is an SEM image for explaining a method for optimizing image acquisition conditions in an electron microscope according to Example 3.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a GUI in an electron microscope according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image forming algorithm in an electron microscope according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image forming algorithm in an electron microscope according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a sample used in Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a GUI in an electron microscope according to a fourth embodiment.
  • the sample surface is charged by electron beam irradiation.
  • the secondary electron emission rate ⁇ is a ratio of the secondary electron emission amount to the electron irradiation amount, and the secondary electron emission rate ⁇ changes with time due to charging by electron beam irradiation.
  • the contrast CNR of the SEM image is a difference between the secondary electron emission rates of the region A and the region B.
  • ⁇ i is a true secondary electron emission rate specific to a material that is not affected by charging
  • ⁇ is a time constant of time change of the secondary electron emission rate due to charging
  • tp is an electron per unit area (pixel) Is the irradiation time.
  • C is the capacitance
  • V is the surface potential of the sample.
  • ⁇ is the dielectric constant of the material
  • d is the thickness of the material.
  • S is usually an irradiation area (beam diameter, pixel size).
  • the capacitance C that affects charging can be controlled by the split distance between the irradiated regions.
  • the area S increases at the split distance affected by the charging of the previous irradiation, and as a result, the capacitance C increases.
  • the area S is an irradiation area that is a beam diameter and a pixel size.
  • the present invention has been made on the basis of the knowledge about the transient characteristics of the secondary electron emission rate, and the electron microscope for observing the surface shape and internal structure according to the present invention is an intermittent electron beam with a time reference.
  • the shape contrast and the potential contrast can be selected depending on the split distance between the irradiated regions, the surface shape of the sample, the internal structure, the buried interface state, and the electrical characteristics of the sample can be selected by an electron beam with a low acceleration voltage.
  • An electron microscope having a function of discriminating and displaying an image reflecting the above can be provided.
  • an electron microscope will be described as an example.
  • the present invention is not limited to an electron beam apparatus, and can be applied to an apparatus using an ion beam such as an ion microscope.
  • a scanning electron microscope (SEM) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • SEM scanning electron microscope
  • a scanning electron microscope that discriminates and visualizes the surface of the sample and the internal structure by setting a split distance, which is an intermittent irradiation distance, and selecting one split distance based on the sample information. explain.
  • the scanning electron microscope 101 includes an electron optical system, an intermittent irradiation system, a stage mechanism system, a control system, an image processing system, and an operation system.
  • the electron optical system includes an electron gun 102, a deflector 103, an objective lens 104, and a detector 105.
  • the intermittent irradiation system includes a blanker 106 and a blanking control unit 107 that applies a pulsed cut-off voltage.
  • the stage mechanism system includes an XYZ stage 108 and a sample holder 109 on which the sample 210 is placed.
  • the control system includes an electron gun control unit 111, a deflection signal control unit 112, an objective lens coil control unit 113, a detector control unit 114, an XYZ stage control unit 115, a blanking control unit 107, a deflection signal control unit 112, and a detector control.
  • a synchronization control unit 116 that synchronizes the unit 114 with time.
  • the synchronization control unit 116 counts the number of times of scanning and the number of times of imaging, and the dynamic irradiation control unit 117 changes the time synchronization phase, the interval time between intermittent irradiation and irradiation, and the interval between scanning and scanning according to the number of counts. Is installed.
  • the image processing system includes a detection signal processing unit 118 and an image forming unit 119.
  • the operation system (image acquisition operation 126) includes an image display unit 120 and a control parameter setting unit 121 of a control system including an operation interface.
  • the control parameter setting unit 121 includes a scanning speed setting unit 122, a scanning interval setting unit 123 that sets a scanning interval, a split distance setting unit 124 that sets a plurality of intermittent irradiation distances, and intermittent irradiation. And a split distance selection unit 125 for selecting the distance.
  • the electron beam 100 emitted from the electron gun 102 and accelerated and pulsed is focused by the objective lens 104 and irradiated onto the sample 210.
  • the irradiation position on the sample is controlled by the deflector 103.
  • the pulsed secondary electrons 150 emitted from the sample 210 by the irradiation of the electron beam 100 are guided to the detector 105 and detected while being influenced by the electric field on the sample.
  • the pulsed electron beam 100 is formed by the blanker 106.
  • the synchronization control unit 116 controls scanning by the deflector 103, intermittent irradiation, and secondary electron detection in synchronization.
  • the scanning speed, scanning interval, and split distance set by the operation interface are stored as a control time chart file in the synchronization control unit 116, and the blanking control unit 117 controls the parameters during imaging.
  • a control signal is input to the deflection signal control unit 112 and the detector control unit 114.
  • the split distance can be used at 5 nm or more and less than 500 nm, but is preferably 100 nm or more and 300 nm or less. This is because sufficient contrast cannot be obtained when the split distance is less than 5 nm or 500 nm or more.
  • FIG. 2 An image acquisition algorithm in the electron microscope according to the present embodiment is shown in FIG. In FIG. 2, the irradiation order is indicated by numbers.
  • the sample is irradiated with the electron beam at the split distance L selected by the split distance selector 125 in the scanning direction (lateral direction) of the electron beam.
  • the number n of times of irradiation during one scanning is determined by the number of pixels constituting the image, the irradiation pixel row to be irradiated continuously, and the split distance.
  • the number of irradiation pixel rows to be continuously irradiated is 1.
  • Thinning scanning is performed in the vertical direction according to the scanning interval D set by the scanning interval setting unit 123. When the scan is repeated m times, the number of times of irradiation is nm .
  • the next unirradiated region is irradiated.
  • Split distance L when irradiating the n m +1 to n m + 2, n m +3 is controlled by the same distance.
  • the next unirradiated region may be selected in either the horizontal direction or the vertical direction. Eventually, all areas are irradiated.
  • FIG. 3 shows a control time chart of deflection scanning control, irradiation control, and detection control.
  • the scanning, irradiation, and detection control signals are controlled in synchronization with the master clock.
  • scanning, irradiation, and detection are controlled in the same phase during irradiation from 1 to n times.
  • the control signal for irradiation and detection is controlled by shifting the phase by the irradiation time of one pixel with respect to the scanning control. .
  • the phase is controlled so that all areas can be irradiated.
  • the obtained detection signals are stored in a storage unit in consideration of the irradiation position, and the detection signals obtained in all the irradiation regions are added, and an image is formed by two-dimensional display.
  • FIG. 4 shows the GUI used in this example.
  • SEM image acquisition operation 126 in addition to acceleration voltage and irradiation current, which are basic observation conditions, scanning speed setting unit 122, scanning interval setting unit 123, split distance setting for setting a plurality of intermittent irradiation distances And a split distance selection unit 125 for selecting an intermittent irradiation distance.
  • An image acquired based on the distance selected by the split distance selection unit 125 is displayed on the image display unit 120.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the sample used in this example.
  • the insulating film 227 has a two-step groove and hole structure, and an elliptical metal 228 is buried in the lower layer.
  • Fig. 6 shows an image acquisition flow in which sample information is discriminated and observed by setting and selecting the split distance.
  • the stage mechanism system moves to the sample observation location (S1).
  • the acceleration voltage and irradiation current which are basic observation conditions, are set using the SEM image acquisition operation 126 (S2).
  • focus and astigmatism are adjusted.
  • the scanning speed and the scanning interval which are scanning conditions, are set by the scanning speed setting unit 122 and the scanning interval setting unit 123 (S3).
  • the split distance setting unit 124 sets the split distance for acquiring the composition, lower layer, and surface information (S4).
  • a preset split distance is called from the database.
  • the split distance selection unit 125 selects a split distance based on sample information to be analyzed (S5).
  • a control time chart file is created based on the scanning and split distance conditions set in steps S3 and S5 (S6).
  • the control time chart file is created every time the condition is set.
  • a method may be used in which a control time chart file for each condition is created in advance and called from the device storage unit after setting the conditions.
  • the control time chart file is written in the synchronization control unit 116, and the blanking control unit 107, the deflection signal control unit 112, and the detector control unit 114 are time-synchronized to form an image (S7).
  • the formed image is displayed on the image display unit 120, and a storage process is performed (S8).
  • FIG. 7 shows an SEM image in this example.
  • the left, middle, and right diagrams of FIG. 7 are composition information, lower layer information, and surface information, respectively.
  • FIG. 7 According to the split distance selected by the split distance selection unit 125, the sample information can be discriminated and visualized. In this way, by using this embodiment, it is possible to easily acquire images with different sample information by selecting the split distance.
  • a charged particle beam apparatus capable of observing and evaluating the surface and the inside of a sample with low damage can be provided.
  • FIG. 9 shows an image acquisition algorithm in the scanning electron microscope.
  • the split distance is controlled by intermittent irradiation and detection in synchronization with scanning.
  • an image formed when moving in the vertical direction is called a field. Since there is an unirradiated region in one field, all regions are irradiated and detected while shifting the phases of scanning, irradiation and detection signals as in the first embodiment.
  • L3 3n + 2
  • the scanning order for setting the split distance is changed for each field. In the present embodiment, the scanning order when setting the split distance for each field is changed, but it may be set in the same order for each field.
  • the SEM image forms one image by adding the signals of the field images.
  • FIG. 10 shows the GUI used in this example.
  • SEM image acquisition operation 126 in addition to acceleration voltage and irradiation current, which are basic observation conditions, scanning speed setting unit 122, scanning interval setting unit 123, split distance setting for setting a plurality of intermittent irradiation distances And a split distance selection unit 130 for selecting a plurality of intermittent irradiation distances.
  • images acquired based on a plurality of distances selected by the split distance selection unit 130 are displayed on the image display unit 120.
  • a setting method in units of pixels is used for setting the split distance.
  • the split distance is controlled by a distance corresponding to the designated number of pixels.
  • the SEM image acquisition operation 126 has a function of setting the observation magnification 131 and the sample electric field 132.
  • the number of pixels displayed on the split distance setting unit 124 for setting a plurality of intermittent irradiation distances changes.
  • the sample electric field 132 is increased, the lateral interaction is weakened. Therefore, the split distance required for information discrimination is shortened and the number of necessary pixels is reduced.
  • the image acquisition flow is the same as that in FIG. 6 of the first embodiment.
  • a plurality of split distances are selected in step S5 of FIG.
  • three split distances, 4, 8, and 16 pixels were selected.
  • a control time chart based on the image algorithm shown in FIG. 9 is generated and written to the synchronization control unit 116. The same sample as in Example 1 was used.
  • an SEM image is displayed, and it can be seen that an image in which the composition, the lower layer, and the surface information are superimposed can be formed.
  • an SEM image including a plurality of pieces of sample information can be acquired by selecting a plurality of split distances.
  • FIGS. A scanning electron microscope according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the matters described in the first or second embodiment but not described in the present embodiment can also be applied to the present embodiment unless there are special circumstances.
  • an electron microscope having a defect inspection function using an SEM image acquired by controlling the split distance will be described.
  • the scanning electron microscope shown in FIG. 8 was used.
  • the algorithm shown in FIG. 2 was used as an image acquisition algorithm.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of the sample used in this example.
  • a conductive contact plug 234 is embedded in the insulating film 233, and an n-type doping region 236 ion-implanted into the p-type silicon substrate 235 is formed below the contact plug 234, and the silicon substrate And a doping region are formed between the pn junctions.
  • an example of inspecting an electrical characteristic failure or a surface pattern failure of a buried pn junction will be described.
  • FIG. 12 shows an SEM image acquired with a split distance set in pixel units and a scan interval set in scan line units.
  • an image is acquired with a combination of the range of the split distance and the scan interval specified by the recipe creation tool, and is displayed in a matrix form.
  • the user extracts the optimum condition for the electrical characteristic failure or the surface pattern failure according to the image quality and the contrast value of the result.
  • the scanning interval: 4 ⁇ line and the split distance: 16 pixel (pixel) are extracted as the conditions for the electrical characteristic defect inspection.
  • a scanning interval: 16 mm line and a split distance: 32 mm pixel were extracted.
  • FIG. 13 shows an example of the GUI in the scanning electron microscope according to the present embodiment.
  • the split distance selection unit 137 can select an electrical characteristic defect or a surface pattern defect.
  • the split distance setting unit 124 and the scan interval setting unit 123 are input with the optimum values extracted in FIG. Images acquired under these conditions are subjected to defect determination by comparison with images acquired at different locations or pattern design information, and at the time of defect determination, the coordinates and defect type are stored in the storage unit of the device. .
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the scanning interval and split distance it is possible to select and inspect the specimen for electrical characteristic failure and pattern failure.
  • FIGS. A scanning electron microscope according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the matters described in any of the first to third embodiments but not described in the present embodiment can also be applied to the present embodiment unless there are special circumstances.
  • FIG. 14 shows an algorithm for switching the split distance for each field, and fields 1 and 2 use 8 pixels having the same split distance.
  • the phase is controlled so as to irradiate the intermediate position of the split distance of field 1.
  • the field 3 uses 4 pixels as the split distance, and controls the phase so that the intermediate position irradiated in the fields 1 and 2 is irradiated.
  • the field 4 uses two pixels as the split distance, and controls the phase so that the intermediate position irradiated in the fields 1, 2, and 3 is irradiated.
  • FIG. 15 is a method for controlling the split distance for each image (referred to as a frame) obtained by adding fields acquired at the same split distance.
  • a frame 8 pixels that are the split distance are used, and in frame 2, Four pixels that are the split distance are used, and two pixels that are the split distance are used in the frame 3.
  • the scanning electron microscope of this embodiment has a function that can switch the algorithm for switching the split condition for each scanning line in FIG. 9 and the algorithm in FIGS.
  • FIG. 16 shows a sample used in this example.
  • a wiring pattern 239 is formed as the lower layer 1 of the insulating film 238, and a wiring pattern 240 is formed as the lower layer 2.
  • FIG. 17 shows an example of the GUI in the scanning electron microscope according to the present embodiment.
  • the SEM image acquisition operation 126 includes a distance switch 141 for setting a split distance switching timing, and the split distance selection unit 142 can select a plurality of layer information (surface, lower layer 1, lower layer 2) of a sample to be analyzed. It is like that. The center of gravity position between layers is analyzed from the images acquired under this condition, and the alignment amount between layers can be measured.
  • the alignment amount between the sample layers can be measured by selecting a plurality of split distances according to the sample layer structure.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pulse-shaped electron beam, 101 ... Scanning electron microscope, 102 ... Electron gun, 103 ... Deflector, 104 ... Objective lens, 105 ... Detector, 106 ... Blanker, 107 ... Blanking control part, 108 ... XYZ stage, DESCRIPTION OF SYMBOLS 109 ... Sample holder, 111 ... Electron gun control part, 112 ... Deflection signal control part, 113 ... Objective lens coil control part, 114 ... Detector control part, 115 ... XYZ stage control part, 116 ... Synchronization control part, 117 ... Movement Irradiating control unit 118 ... detection signal processing unit 119 ...
  • image forming unit 120 ... image display unit 121 ... control parameter setting unit 122 ... speed setting unit 123 ... scan interval setting unit 124 ... split distance setting unit , 125 ... split distance selection unit, 126 ... image acquisition operation, 129 ... sample voltage control unit, 130 ... split distance selection unit, 31 ... Observation magnification, 132 ... Sample electric field, 137 ... Split distance selection unit, 141 ... Distance switching, 142 ... Split distance selection unit, 150 ... Secondary electron, 210 ... Sample, 227 ... Insulating film, 228 ... Metal, 233 ... Insulating film, 234... Contact plug, 235... Silicon substrate, 236... N-type doping region, 238... Insulating film, 239 .. wiring pattern (lower layer 1), 240.

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Abstract

低ダメージで試料の表面および内部の観察・評価が可能な荷電粒子線装置を提供するために，荷電粒子線源（１０２）と，試料（２１０）を載置する試料台（１０９）と，荷電粒子線（１００）をパルス化し，０ｋＶを超え５ｋＶ以下の範囲内の加速電圧で試料に照射する荷電粒子線光学系と，試料の測定対象を選択するスプリット距離選択部（１２５）と，荷電粒子線（１００）の試料（２１０）上での１回のライン走査中のスプリット距離Ｌを設定するスプリット距離設定部（１２４）と，を備える荷電粒子線装置とする。

Description

荷電粒子線装置
　本発明は，荷電粒子線装置に関する。
　荷電粒子線装置，例えば電子顕微鏡は，電子線を用いて試料の拡大観察が可能であり，ナノレベルの微細な形状観察や組成解析に利用されている。特に，走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと略す）は，試料サイズに制限されずにミリオーダの低倍率からナノオーダの高倍率まで解析できる特徴を有しており，機能性材料の形態，組成解析から，半導体デバイスの微細パターン計測検査などに広く利用されている。これら形態，組成解析や微細パターンの計測検査では，試料の表面の情報のみならず，試料内部の材料や構造など断面方向の情報も含めた解析が必要とされている。断面方向の情報を取得する場合，試料を割断し，断面観察する方法が一般的であるが，破壊観察となってしまう。
　非破壊で，試料の内部を解析するＳＥＭ法に，電子源に印加された電子線の加速電圧を制御する方法がある。ＳＥＭでは，加速電圧の制御によって，試料に照射する電子線のエネルギを調整する。電子線が試料に侵入する深さは，電子線のエネルギに依存しており，電子線が侵入した深さ位置にある内部の構造からは，反射電子が放出される。前記反射電子を検出することで，試料の内部の情報が主なＳＥＭ像が得られる。また，特許文献１には，パルス化した電子線によって，電子の照射量や照射間の待ち時間を制御し，試料の充電，放電で生じる帯電に起因する電位コントラストによって埋もれた構造を観察する方法が開示されている。前記電位コントラストは，電子線照射の帯電によって生じる表面電位の差を反映したコントラストであり，前記表面電位の差は，試料の電気特性（抵抗や静電容量）の差に起因している。試料の内部の構造の有無によって，試料の電気特性が異なるため，帯電を制御した電位コントラストで，内部の構造が可視化できる。また，パルス化した電子線による帯電の抑制技術として，特許文献２には，パルス化した電子線と走査との同期制御により，照射する画素間のスプリット距離を制御し，帯電に起因した観察中の像障害を抑制する手法が開示されている。
特開２０１２－２５２９１３号公報 特開平０４－０１７２４８号公報
　前記加速電圧を制御して内部構造を観察する場合，電子線を内部構造まで侵入させる必要があるため，加速電圧が高くなり，試料にダメージを与えてしまう。さらに，反射電子を検出するため，原子質量の差が小さい材料間ではコントラストが低い。また，前記特許文献１のように，照射位置での電気特性の差に対し，周辺で作られた帯電の影響が強い材料（誘電率が高く，絶縁性の高い材料）では，周辺の帯電の影響が強く，コントラストが得られにくい。また，特許文献２は，パルス化した電子線と走査との同期制御により帯電を抑制する手法であり，距離によって前照射の影響が少なくなるスプリット距離を規定している。この方法では，周辺で作られた帯電が影響しないが，照射位置での電気特性の差が小さい材料では，コントラストが小さくなってしまうことが判った。
　本発明の目的は，低ダメージで試料の表面および内部の観察・評価が可能な荷電粒子線装置を提供することにある。
　上記目的を達成するための一実施形態として，荷電粒子線源と，
試料を載置する試料台と，
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を加速し，パルス化し，０ｋＶを超え５ｋＶ以下の範囲内の加速電圧で前記試料に前記荷電粒子線を走査しながら照射する荷電粒子線光学系と，
前記試料の測定対象となる表面もしくは下層を選択するスプリット距離選択部と，
前記スプリット距離選択部により選択された測定対象に基づいて，前記荷電粒子線の前記試料上での１回のライン走査中における照射領域間距離であるスプリット距離を設定するスプリット距離設定部と，
前記スプリット距離設定部により設定されたスプリット距離に基づいて前記荷電粒子線を前記試料へ照射するように前記荷電粒子線光学系を制御する制御部と，
を備えることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
　また他の実施形態として，荷電粒子線源と，
試料を載置する試料台と，
前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を加速し，パルス化し，０ｋＶを超え５ｋＶ以下の範囲内の加速電圧で前記試料に前記荷電粒子線を走査しながら照射する荷電粒子線光学系と，
前記試料の測定対象となる表面もしくは下層を選択するスプリット距離選択画面，前記スプリット距離選択画面により選択された測定対象に基づいて前記荷電粒子線の前記試料上での１回のライン走査中における照射領域間距離であるスプリット距離を設定するスプリット距離設定画面を表示するＧＵＩと，
前記スプリット距離設定画面により設定されたスプリット距離に基づいて前記荷電粒子線を前記試料へ照射するように前記荷電粒子線光学系を制御する制御部と，
を備えることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
　本発明によれば，低ダメージで試料の表面および内部の観察・評価が可能な荷電粒子線装置を提供することができる。
実施例１に係る荷電粒子線装置（電子顕微鏡）の一例を示す構成断面図（一部ブロック図）。 実施例１に係る電子顕微鏡における画像形成のアルゴリズムの一例を示す図。 実施例１に係る電子顕微鏡における画像形成の制御タイムチャートの一例を示す図。 実施例１に係る電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す図。 実施例１で用いた試料の断面構造を示す図。 実施例１に係る電子顕微鏡における画像取得のフローチャートの一例を示す図。 実施例１に係る電子顕微鏡により得られたＳＥＭ画像の例を示す図。 実施例２，３及び４に係る荷電粒子線装置（電子顕微鏡）の一例を示す構成断面図（一部ブロック図）。 実施例２に係る電子顕微鏡における画像形成のアルゴリズムの一例を示す図。 実施例２に係る電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す図。 実施例３で用いた試料の断面構造を示す図。 実施例３に係る電子顕微鏡における画像取得条件の最適化方法を説明するためのＳＥＭ画像。 実施例３に係る電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す図。 実施例４に係る電子顕微鏡における画像形成のアルゴリズムの一例を示す図。 実施例４に係る電子顕微鏡における画像形成のアルゴリズムの一例を示す図。 実施例４で用いた試料の断面構造を示す図。 実施例４に係る電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す図。
　試料が絶縁体である場合，電子線の照射によって，試料表面が帯電する。２次電子放出率σは電子の照射量に対する２次電子の放出量の比率であり，２次電子放出率σは，電子線の照射による帯電により時間変化する。この際，ＳＥＭ画像のコントラストＣＮＲは，領域Ａと領域Ｂの２次電子放出率の差であり，２次電子放出率が時間変化する帯電試料では，（１）式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
ここで，σｉは，帯電が影響しない材料固有の真の２次電子放出率で，τは帯電による２次電子放出率の時間変化の時定数で，ｔｐは単位面積（画素）あたりの電子の照射時間である。ところで，試料に蓄積される電荷Ｑは（２）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
さらに，Ｑは（３）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
ここで，Ｃは静電容量，Ｖは試料の表面電位である。（１），（２）および（３）式から，コントラストは試料に蓄積される電荷Ｑの差であり，試料の静電容量Ｃおよび表面電位Ｖに依存していることが判る。また，静電容量Ｃは（４）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
ここで，εは材料の誘電率，ｄは材料の厚さである。また，Ｓは照射面積（ビーム径，画素サイズ）とするのが通常である。
　しかしながら，発明者らは，照射する領域間のスプリット距離によって，帯電に影響する静電容量Ｃが制御できることを見出した。画素間を飛ばしながらスプリット照射する場合，前照射の帯電の影響を受けるスプリット距離では，面積Ｓが大きくなるため，その結果，静電容量Ｃが大きくなる。また，前照射の帯電の影響を受けないスプリット距離まで，離れて照射した場合，面積Ｓはビーム径，画素サイズである照射面積となる。つまり，内部構造や電気特性の差を可視化したい場合，前照射の帯電の影響を受けるスプリット距離に設定することで，電位コントラストを強調することができ，また表面の形状を観察したい場合，前照射の帯電の影響を受けないスプリット距離に設定することで形状コントラストを強調できる。また，本方法では，電子線を内部まで侵入させる必要がなく，帯電の制御に好適な５ｋＶ以下の低い加速電圧を用いるため，電子線照射による試料ダメージを抑制できる。
　本発明は，このような２次電子放出率の過渡特性に関する知見に基づきなされたものであって，本発明による表面形状や内部構造を観察する電子顕微鏡は，時間基準を定めた電子線の断続的な照射手段と，前記時間基準に同期した２次電子の検出手段と，前記時間基準に同期した電子線の照射位置の制御手段と，所望の試料情報に応じて照射位置の間の距離を設定する手段と，前記照射位置の間の距離で，前記断続的な照射と照射の間隔時間を制御する手段と，前記照射位置の間の距離を保ちながら，画像を取得する手段とを具備する。
　本発明によれば，照射する領域間のスプリット距離によって，形状コントラストと電位コントラストが選択できるため，低い加速電圧の電子線によって，試料の表面形状，内部構造，埋もれた界面状態，試料の電気特性を反映した画像を弁別して表示する機能を備えた電子顕微鏡を提供することができる。
　以下，本発明を実施例により図面を用いて説明する。なお，実施例においては電子顕微鏡を例に説明するが，電子線装置に限らずイオン顕微鏡等イオンビームを用いた装置への適用も可能である。
　本発明の第1の実施例に係る走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）について図１乃至図７を用いて説明する。本実施例では断続的な照射の距離であるスプリット距離を設定し，試料の情報に基づいて１つのスプリット距離を選択することで，試料の表面や内部の構造を弁別して可視化する走査電子顕微鏡について説明する。
　本走査電子顕微鏡の構成例を図１に示す。走査電子顕微鏡１０１は，電子光学系，断続照射系，ステージ機構系，制御系，画像処理系，操作系，により構成されている。電子光学系は，電子銃１０２，偏向器１０３，対物レンズ１０４，検出器１０５，を有する。断続照射系は，ブランカ１０６と，パルス状の遮断電圧を印加するブランキング制御部１０７と，を有する。ステージ機構系は，ＸＹＺステージ１０８と，試料２１０を載置する試料ホルダ１０９と，を有する。
　制御系は，電子銃制御部１１１，偏向信号制御部１１２，対物レンズコイル制御部１１３，検出器制御部１１４，ＸＹＺステージ制御部１１５，ブランキング制御部１０７と偏向信号制御部１１２と検出器制御部１１４とを時間同期させる同期制御部１１６とを有する。同期制御部１１６には，走査の回数，撮像の回数をカウントし，カウント数によって時間同期の位相，断続的な照射と照射の間隔時間，走査と走査の間隔を変更する動的照射制御部１１７が搭載されている。
　画像処理系は，検出信号処理部１１８と，画像形成部１１９と，を有する。
  操作系（画像取得オペレーション１２６）は，画像表示部１２０と，操作インターフェースを含む制御系の制御パラメータ設定部１２１と,を有する。さらに制御パラメータ設定部１２１は，走査の速度設定部１２２，走査と走査の間隔を設定する走査間隔設定部１２３，断続的な照射の距離を複数設定するスプリット距離設定部１２４と，断続的な照射の距離を選択するスプリット距離選択部１２５と，を有する。
　電子銃１０２から放出され加速されパルス化された電子線１００は，対物レンズ１０４で集束され，試料２１０に照射される。試料上の照射位置は，偏向器１０３で制御される。電子線１００の照射により試料２１０から放出されるパルス状の２次電子１５０は，試料上の電界の影響を受けながら，検出器１０５に誘導され検出される。なお，パルス状の電子線１００は，前記ブランカ１０６により形成される。また，試料に照射される電子線の加速電圧として０ｋＶを超え５ｋＶ以下を用いることにより試料へのダメージを抑制することが可能であるが，３ｋＶ以下とすることが望ましい。
　同期制御部１１６により，偏向器１０３による走査と，断続照射と，２次電子検出とが，同期して，制御される。操作インターフェースによって，設定した走査の速度，走査間隔，スプリット距離は，制御タイムチャートファイルとして，同期制御部１１６に記憶され，撮像中のパラメータを制御する動的照射制御部１１７により，ブランキング制御部１０７，偏向信号制御部１１２，検出器制御部１１４に制御信号が入力される。なお，スプリット距離は５ｎｍ以上５００ｎｍ未満で使用可能であるが，１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下が望ましい。なぜなら，スプリット距離が５ｎｍ未満や，５００ｎｍ以上の場合には十分なコントラストが得られないためである。
　本実施例に係る電子顕微鏡における画像取得のアルゴリズムを図２に示す。図２では，照射する順序を数字で表示している。電子線を走査する方向（横方向）に対し，スプリット距離選択部１２５で選択したスプリット距離Ｌで電子線が試料に照射される。１回の走査中に照射する回数ｎは，画像を構成する画素数と連続して照射する照射画素列，スプリット距離によって決定される。本実施例では，連続して照射する照射画素列を１とした。走査間隔設定部１２３で設定した走査と走査の間隔Ｄにより，縦方向において間引き走査される。走査をｍ回繰り返したとき，照射の回数はｎｍである。
　次に，図２のｎｍ＋１に示すように，次の未照射領域を照射する。ｎｍ＋１からｎｍ＋２，ｎｍ＋３へと照射する際のスプリット距離Ｌは同一距離で制御する。また，図２のｎｍ＋１示すように，次の未照射領域は，横方向または縦方向どちらに選択しても構わない。最終的には，すべての領域を照射する。
　図３に，偏向走査制御と，照射制御と検出制御の制御タイムチャートを示す。走査と照射と検出の制御信号は，マスタクロックに同期して，制御される。本実施例では，１からｎ回照射される間，走査と照射と検出とは同じ位相で制御される。次に，ｎｍ＋１において，横方向にシフトする場合，照射画素列が１画素であるため，走査制御に対して，照射と検出の制御信号は位相を１画素の照射時間分ずらして制御する。最終的には，すべての領域が照射できるように位相を制御する。得られた検出信号は，照射位置を考慮した記憶部に保存され，すべての照射領域で得られた検出信号を加算し，２次元表示することで画像を形成する。
　図４には本実施例で使用したＧＵＩを示す。ＳＥＭの画像取得オペレーション１２６には，基本的な観察条件である加速電圧，照射電流に加え，走査の速度設定部１２２，走査間隔設定部１２３，断続的な照射の距離を複数設定するスプリット距離設定部１２４と，断続的な照射の距離を選択するスプリット距離選択部１２５を有している。また，スプリット距離選択部１２５で選択した距離に基づき取得した画像は画像表示部１２０に表示される。
　図５に本実施例で用いた試料の断面図を示す。絶縁膜２２７は２段の溝，穴構造を有し，下層には，楕円形状の金属２２８が埋まっている。
　図６にスプリット距離を設定，選択して試料情報を弁別観察する画像取得フローを示す。まず，ステージ機構系により，試料の観察場所に移動する（Ｓ１）。基本的な観察条件である加速電圧，照射電流をＳＥＭの画像取得オペレーション１２６を用いて設定する（Ｓ２）。この際，フォーカス，非点を調整する。次に，走査条件である走査速度および走査間隔を走査の速度設定部１２２，走査間隔設定部１２３より設定する（Ｓ３）。さらに，組成，下層，表面の情報を取得する際のスプリット距離をスプリット距離設定部１２４で設定する（Ｓ４）。本実施例では，予め設定したスプリット距離をデータベースより呼び出した。次に，スプリット距離選択部１２５により，解析したい試料情報に基づいたスプリット距離を選択する（Ｓ５）。ステップＳ３およびステップＳ５で設定した走査とスプリット距離の条件に基づき，制御タイムチャートファイルが作成される（Ｓ６）。本実施例では，制御タイムチャートファイルが条件設定のつど作成されるフローとしたが，各条件の制御タイムチャートファイルを予め作成し，装置記憶部から条件設定後に呼び出す方法でも構わない。制御タイムチャートファイルは，同期制御部１１６に書き込まれ，ブランキング制御部１０７と偏向信号制御部１１２と検出器制御部１１４とが時間同期制御され画像が形成される（Ｓ７）。形成された画像は画像表示部１２０に表示され，保存処理が行われる（Ｓ８）。
　図７には，本実施例におけるＳＥＭ像を示す。図７の左図，中図，右図がそれぞれ組成情報，下層情報，表面情報である。図７スプリット距離選択部１２５で選択したスプリット距離に応じて，試料情報が弁別して可視化できる。このように本実施例を用いれば，スプリット距離の選択によって，簡便に試料情報の異なる画像が取得できる。
　以上本実施例によれば，低ダメージで試料の表面および内部の観察・評価が可能な荷電粒子線装置を提供することができる。
　本発明の第２の実施例に係る走査電子顕微鏡について図８乃至図１０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。
　本実施例では断続的な照射の距離であるスプリット距離を複数選択し，複数の試料情報を含むＳＥＭ像を取得する装置について述べる。本実施例における走査電子顕微鏡の構成例を図８に示す。本走査電子顕微鏡の基本構成は，図１と同様である。本走査電子顕微鏡は，試料にバイアス電圧を印加する試料電圧制御部１２９が具備され，さらに，断続的な照射のスプリット距離が複数選択可能なスプリット距離選択部１３０を具備している。本走査電子顕微鏡における画像取得のアルゴリズムを図９に示す。電子線１００は横方向に走査し，縦方向に，ｉ＝１，２，３と移動させながら，繰り返し横方向に走査する。走査に同期して，断続的な照射および検出することで，スプリット距離を制御する。本実施例では３つのスプリット距離，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を設定した。走査ごとに，前記３つのスプリット距離で制御する。例えば，ｉ＝１ではＬ１，ｉ＝２ではＬ２，ｉ＝３ではＬ３，ｉ＝４ではＬ１，のように，Ｌ１はｉ＝３ｎ＋１（ｎ＝０，１，２，３，），Ｌ２はｉ＝３ｎ＋２，Ｌ３はｉ＝３ｎ＋３の走査時に設定する。
　ここで，本実施例では，縦方向に移動を終えた際に形成される画像をフィールドと呼ぶ。１つのフィールドでは，未照射領域があるため，実施例１と同様に，走査と，照射，検出の信号の位相をずらしながら，すべての領域を照射，検出していく。２フィールド目では，Ｌ１はｉ＝３ｎ＋２，Ｌ２はｉ＝３ｎ＋３，Ｌ３はｉ＝３ｎ＋１，３フィールド目では，Ｌ１はｉ＝３ｎ＋３，Ｌ２はｉ＝３ｎ＋１，Ｌ３はｉ＝３ｎ＋２，というように，フィールドごとに，スプリット距離を設定する際の走査の順序を変更させる。本実施例では，フィールドごとにスプリット距離を設定する際の走査の順序を変更させたが，フィールドごとに同じ順序で設定しても構わない。ＳＥＭ像は，各フィールド像の信号加算により１枚の画像を形成する。
　図１０には本実施例で使用したＧＵＩを示す。ＳＥＭの画像取得オペレーション１２６には，基本的な観察条件である加速電圧，照射電流に加え，走査の速度設定部１２２，走査間隔設定部１２３，断続的な照射の距離を複数設定するスプリット距離設定部１２４と，複数の断続的な照射の距離が設定可能な選択するスプリット距離選択部１３０を有している。また，スプリット距離選択部１３０で選択した複数の距離に基づき取得した画像は画像表示部１２０に表示される。また本実施例では，スプリット距離の設定に，画素を単位とした設定手法を用いた。指定した画素数に対応する距離でスプリット距離が制御される。
　ＳＥＭの画像取得オペレーション１２６には，観察倍率１３１，試料電界１３２を設定する機能が付与されている。観察倍率１３１，試料電界１３２の設定に応じて，断続的な照射の距離を複数設定するスプリット距離設定部１２４に表示される画素数が変化する。観察倍率１３１が大きくなるほど，画素サイズが小さくなるので，スプリット距離に必要な画素数は大きくなる。また，試料電界１３２が大きくなるほど，横方向の相互作用が弱くなるため，情報弁別に必要なスプリット距離は短くなり，必要な画素数が少なくなる。画像取得のフローは実施例１の図６と同様のフローを用いた。本実施例では，図６のステップＳ５で複数のスプリット距離を選択する。本実施例では，３つのスプリット距離，４，８，１６画素を選択した。図９に示す画像アルゴリズムに基づいた制御タイムチャートが生成され，同期制御部１１６に書き込まれる。試料は，実施例１と同様の試料を用いた。図１０に示すＧＵＩには，ＳＥＭ像が表示されており，組成，下層，表面の情報が重畳された画像が形成できていることが判る。
　このように本実施例によれば，実施例1と同様の効果を得ることができる。また，複数のスプリット距離の選択によって，複数の試料情報を含むＳＥＭ画像が取得できる。
　本発明の第３の実施例に係る走査電子顕微鏡について図１１乃至図１５を用いて説明する。なお，実施例1又は２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，スプリット距離を制御して取得したＳＥＭ画像を用いた欠陥検査機能を有する電子顕微鏡について説明する。本実施例では，図８に記載の走査電子顕微鏡を用いた。また，画像取得のアルゴリズムとして，図２に示すアルゴリズムを用いた。
　本実施例で使用した試料の断面図を図１１に示す。絶縁膜２３３に，導電性のコンタクトプラグ２３４が埋められており，コンタクトプラグ２３４の下層には，ｐ型のシリコン基板２３５にイオン打ち込みされたｎ型のドーピング領域２３６が形成されており，シリコン基板とドーピング領域との間でｐｎ接合を形成している。本実施例では，埋め込まれたｐｎ接合の電気特性不良または表面のパターン不良を検査する例について説明する。
　予め検査レシピを作成するため，電気特性不良または表面のパターン不良に最適なスプリット距離を抽出する。図１２には，画素単位で設定したスプリット距離と走査線単位で設定した走査間隔で取得したＳＥＭ像を示す。本結果は，レシピ作成ツールで指定したスプリット距離と走査間隔の範囲の組み合わせで画像を取得し，マトリクス状に表示される。ユーザは，本結果の画質やコントラスト値によって電気特性不良または表面のパターン不良に最適な条件を抽出する。図１２では，電気特性不良検査の条件としては走査間隔：４ ｌｉｎｅ，スプリット距離：１６ ｐｉｘｅｌ（ピクセル）が抽出された。また，形状不良検査の条件としては，走査間隔：１６ ｌｉｎｅ，スプリット距離：３２ ｐｉｘｅｌが抽出された。
　図１３に，本実施例に係る走査電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す。スプリット距離選択部１３７は，電気特性不良または表面のパターン不良が選択できるようになっており，スプリット距離設定部１２４，走査間隔設定部１２３は，図１２で抽出した最適値が入力されている。本条件で取得した画像は，別の場所で取得した画像または，パターン設計情報との比較によって欠陥判定がなされ，欠陥判定時は，その座標や，欠陥の種類が装置の記憶部に保存される。
　このように本実施例によれば，実施例1と同様の効果を得ることができる。また，走査間隔とスプリット距離の選択によって，試料の電気特性不良やパターン不良を選択して検査できる。
　本発明の第４の実施例に係る走査電子顕微鏡について図１４乃至図１７を用いて説明する。なお，実施例1乃至３のいずれか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，複数のスプリット距離を制御して取得したＳＥＭ画像を用いた異なる層間のアライメントの計測機能を有する電子顕微鏡について説明する。本実施例では，前記図８記載の走査電子顕微鏡を用いた。図１４と図１５に画像取得のアルゴリズムを示す。図１４は，フィールドごとにスプリット距離を切り替えるアルゴリズムであり，フィールド１と２は同じスプリット距離である８画素を使用する。フィールド２では，フィールド１のスプリット距離の中間位置に照射するように位相を制御する。フィールド３は，スプリット距離である４画素を使用し，フィールド１と２で照射した中間位置に照射するように位相を制御する。フィールド４は，スプリット距離である２画素を使用し，フィールド１と２と３で照射した中間位置に照射するように位相を制御する。
　また，図１５は，同一のスプリット距離で取得したフィールドを加算した画像（フレームとする）ごとにスプリット距離を制御する方法であり，フレーム１ではスプリット距離である８画素を使用し，フレーム２ではスプリット距離である４画素を使用し，フレーム３ではスプリット距離である２画素を使用している。
　本実施例の走査電子顕微鏡は，図９の走査線ごとにスプリット条件を切り替えるアルゴリズムと，図１４，１５のアルゴリズムとがＧＵＩで切り替えることができる機能を備えている。図１６は，本実施例で使用した試料を示す。絶縁膜２３８の下層１として配線パターン２３９が，下層２として配線パターン２４０が形成されている。
　図１７に本実施例に係る走査電子顕微鏡におけるＧＵＩの一例を示す。ＳＥＭの画像取得オペレーション１２６にはスプリット距離の切り替えタイミングを設定する距離切替１４１を具備し，スプリット距離選択部１４２には，解析したい試料の層情報（表面，下層１，下層２）が複数選択できるようになっている。本条件で取得した画像により，層間の重心位置が解析され，層間のアライメント量が計測できるようになっている。
　このように本実施例によれば，実施例1と同様の効果を得ることができる。また，試料の層構造に応じた複数のスプリット距離の選択により，試料の層間のアライメント量が計測できる。
　なお，本発明は上記した実施例に限定されるものではなく，様々な変形例が含まれる。例えば，上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり，必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また，ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり，また，ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また，各実施例の構成の一部について，他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１００…パルス状の電子線，１０１…走査電子顕微鏡，１０２…電子銃，１０３…偏向器，１０４…対物レンズ，１０５…検出器，１０６…ブランカ，１０７…ブランキング制御部，１０８…ＸＹＺステージ，１０９…試料ホルダ，１１１…電子銃制御部，１１２…偏向信号制御部，１１３…対物レンズコイル制御部，１１４…検出器制御部，１１５…ＸＹＺステージ制御部，１１６…同期制御部，１１７…動的照射制御部，１１８…検出信号処理部，１１９…画像形成部，１２０…画像表示部，１２１…制御パラメータ設定部，１２２…速度設定部，１２３…走査間隔設定部，１２４…スプリット距離設定部，１２５…スプリット距離選択部，１２６…画像取得オペレーション，１２９…試料電圧制御部，１３０…スプリット距離選択部，１３１…観察倍率，１３２…試料電界，１３７…スプリット距離選択部，１４１…距離切替，１４２…スプリット距離選択部，１５０…２次電子，２１０…試料，２２７…絶縁膜，２２８…金属，２３３…絶縁膜，２３４…コンタクトプラグ，２３５…シリコン基板，２３６…ｎ型のドーピング領域，２３８…絶縁膜，２３９…配線パターン（下層１)，２４０…配線パターン（下層２）。

Claims (15)

  1. 荷電粒子線源と，
    試料を載置する試料台と，
    前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を加速し，パルス化し，０ｋＶを超え５ｋＶ以下の範囲内の加速電圧で前記試料に前記荷電粒子線を走査しながら照射する荷電粒子線光学系と，
    前記試料の測定対象となる表面もしくは下層を選択するスプリット距離選択部と，
    前記スプリット距離選択部により選択された測定対象に基づいて，前記荷電粒子線の前記試料上での１回のライン走査中における照射領域間距離であるスプリット距離を設定するスプリット距離設定部と，
    前記スプリット距離設定部により設定されたスプリット距離に基づいて前記荷電粒子線を前記試料へ照射するように前記荷電粒子線光学系を制御する制御部と，
    を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 請求項１記載の荷電粒子線装置において，
    前記試料に照射される前記荷電粒子線の加速電圧は，０ｋＶを超え３ｋＶ以下の範囲内の値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 請求項１記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離は，５ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲内の値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 請求項１記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離は，複数の走査ラインで構成される１フィールド内で同じ値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 請求項１記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離は，複数の走査ラインで構成される１フィールド内で複数の値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  6. 請求項４記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離は，複数の第1フィールドで第1距離，複数の第２フィールドで第２距離に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 請求項６記載の荷電粒子線装置において，
    第１フレームは，前記スプリット距離が前記第１距離を有する加算された複数の第１フィールドを含み，
    第２フレームは，前記スプリット距離が前記第２の距離を有する加算された複数の第２フィールドを含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 荷電粒子線源と，
    試料を載置する試料台と，
    前記荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を加速し，パルス化し，０ｋＶを超え５ｋＶ以下の範囲内の加速電圧で前記試料に前記荷電粒子線を走査しながら照射する荷電粒子線光学系と，
    前記試料の測定対象となる表面もしくは下層を選択するスプリット距離選択画面，前記スプリット距離選択画面により選択された測定対象に基づいて前記荷電粒子線の前記試料上での１回のライン走査中における照射領域間距離であるスプリット距離を設定するスプリット距離設定画面を表示するＧＵＩと，
    前記スプリット距離設定画面により設定されたスプリット距離に基づいて前記荷電粒子線を前記試料へ照射するように前記荷電粒子線光学系を制御する制御部と，
    を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記試料に照射される前記荷電粒子線の加速電圧は，０ｋＶを超え３ｋＶ以下の範囲内の値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  10. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離は，５ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲内の値に設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  11. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離選択画面は，下層情報或いは電気特性を選択する画面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
  12. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離選択画面は，組成情報，下層情報，表面情報を選択する画面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
  13. 請求項１２記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離の単位は，ピクセルであることを特徴とする荷電粒子線装置。
  14. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離選択画面は，電気特性，前記電気特性に対応する走査間隔，表面形状，前記表面形状に対する走査間隔を選択する画面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
  15. 請求項８記載の荷電粒子線装置において，
    前記スプリット距離選択画面は，表面情報，下層１情報，下層２情報を選択する画面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
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