WO2019189373A1 - 局所真空装置、及び、真空領域の形成方法 - Google Patents

局所真空装置、及び、真空領域の形成方法 Download PDF

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WO2019189373A1
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space
region
vacuum forming
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貴行 舩津
龍 菅原
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    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a local vacuum device for forming a local vacuum region and a method for forming a local vacuum region, for example.
  • Patent Document 1 describes a scanning electron microscope that forms a local vacuum region by blocking the periphery of an inspection target portion of a test object irradiated with an electron beam, which is an example of a charged particle, from outside air. ing.
  • the distance between the apparatus for forming the vacuum region and the test object (or other arbitrary object) is a short distance (for example, 10 ⁇ m or less and 1 ⁇ m). Control that keeps the above is necessary.
  • the vacuum forming member has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • An applying device that applies a force acting to separate an object and the vacuum forming member to at least one of the object and the vacuum forming member, and an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member
  • a local vacuum device is provided in which at least a part of the gas in the space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region is discharged through the conduit of the vacuum forming member.
  • the pipe has a first end connected to the exhaust device and a second end connected to the first space in contact with the surface of the object, and the gas in the first space is supplied to the pipe.
  • a vacuum forming member that forms a vacuum region in the first space that is discharged through a path and has a lower pressure than the second space connected to the first space, and the object and the vacuum forming member are separated.
  • a local vacuum device including an applying device that applies a force acting on at least one of the object and the vacuum forming member, and an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member.
  • the pipe has a pipe line connectable to the exhaust device, and the gas is discharged through the pipe line in a state of being opposed to a part of the plane of the object.
  • a vacuum forming member capable of forming in the first space in contact with the first portion a vacuum region having a pressure lower than the pressure in the second space in contact with the second portion different from the first portion of the surface; the object; and the vacuum
  • a local device comprising: an applying device that applies a force acting to separate the forming member to at least one of the object and the vacuum forming member; and an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member.
  • a vacuum device is provided.
  • the pipe has a pipe that can be connected to the exhaust device, and the gas in the space in contact with the face of the object is supplied to the pipe in a state where the face of the object and the end of the pipe face each other.
  • a vacuum forming member that discharges through a path to form a vacuum region; and an applying device that applies a force acting to separate the object and the vacuum forming member to at least one of the object and the vacuum forming member;
  • a local vacuum device comprising an interval control device for controlling an interval between the object and the vacuum forming member.
  • the vacuum forming member has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • An interval control device that controls an interval between an object and the vacuum forming member, and at least a part of a gas having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region is When the predetermined abnormal condition is satisfied, the interval control device is configured to apply a force acting to separate the object and the vacuum forming member from at least the object and the vacuum forming member.
  • a local vacuum device is provided for application to one.
  • the vacuum forming member which has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • a local vacuum device that includes an exhaust device that performs exhaust to form a vacuum region, and interrupts exhaust to form the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • the vacuum forming member which has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • a local vacuum device is provided that includes a gas supply device that supplies gas to a peripheral region located at least at a part of the periphery of the vacuum region when the abnormal condition is satisfied.
  • a vacuum forming member that has a pipe line that can be connected to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • a charged particle irradiation device that irradiates charged particles toward the surface, and a blocking member that blocks a path of the charged particles and the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied, At least a part of the gas in the space whose atmospheric pressure is higher than that of the vacuum region is discharged through the conduit of the vacuum forming member, and the charged particle passage irradiated from the charged particle irradiation device is at least in the vacuum region.
  • a local vacuum apparatus including a portion is provided.
  • the vacuum forming member which has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region
  • the sample A charged particle irradiation device that irradiates charged particles toward the surface, and a sealing member that seals at least a part of the internal space of the charged particle irradiation device when a predetermined abnormal condition is satisfied, At least a part of the gas in the space having a higher atmospheric pressure than the surrounding vacuum region is discharged through the conduit of the vacuum forming member, and the charged particle passage irradiated from the charged particle irradiation device has the vacuum region.
  • a local vacuum device is provided that includes at least a portion of
  • the vacuum forming member which has a pipe line connectable to the exhaust device, discharges the gas in the space in contact with the surface of the object through the pipe line, and forms a vacuum region;
  • a position changing device capable of changing a relative position between an object and the vacuum forming member, and at least a part of a gas having a pressure higher than that of the vacuum region around the vacuum region is the gas of the vacuum forming member.
  • the position changing device separates the object and the vacuum forming member in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a local vacuum device for changing the position of at least one of the vacuum forming member and the object is provided.
  • the 11th aspect has a pipe line which can be connected with an exhaust device, the gas of the space which touches the surface of the object held by the holding device is discharged via the pipe line, and a vacuum field is formed.
  • an applying device for applying a force acting to separate the holding device and the vacuum forming member to at least one of the holding device and the vacuum forming member, and a force opposite to the force
  • An interval control device that electrically controls an interval between the object and the vacuum forming member, and at least a part of a gas in a space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region, The force that is discharged through the conduit of the vacuum forming member and acts to separate the holding device and the vacuum forming member is greater than the suction force that the vacuum region sucks the holding device and the vacuum forming member.
  • Is also large and non-electric Tokoro vacuum apparatus is provided.
  • the vacuum forming member having a pipe line connectable to the exhaust device is used to discharge the gas in the space in contact with the surface of the object held by the holding device through the pipe line to obtain a vacuum.
  • Forming a region, discharging at least part of a gas in a space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region through the conduit, and forming the holding device and the vacuum region Controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state where a force acting to separate the vacuum forming member is applied to at least one of the holding device and the vacuum forming member.
  • a method of forming a vacuum region is provided.
  • a vacuum forming member having a pipe line connectable to the exhaust device, the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the pipe line to form a vacuum region; , Discharging at least a part of the gas in the space around the vacuum region having a pressure higher than that of the vacuum region through the pipe line, and separating the object and the vacuum forming member forming the vacuum region.
  • a vacuum region forming method including controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state where a force acting on the object is applied to at least one of the object and the vacuum forming member.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the pipe line to form a vacuum region; , Discharging at least a part of the gas in the space around the vacuum region having a pressure higher than that of the vacuum region through the pipe line, and separating the object and the vacuum forming member forming the vacuum region.
  • a method for forming a vacuum region which includes applying a force acting on at least one of the object and the vacuum forming member, and controlling a distance between the object and the vacuum forming member.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the conduit to form a vacuum region;
  • a force that acts to separate the object and the vacuum forming member is applied to at least one of the object and the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied using an interval control device that controls the distance between the object and the vacuum forming member.
  • a vacuum forming member having a pipe line connectable to the exhaust device, a gas in a space in contact with the surface of the object is discharged through the pipe line to form a vacuum region; , Discharging at least a part of a gas in a space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region through the conduit, and changing a relative position between the object and the vacuum forming member
  • the vacuum forming member and the vacuum forming member are separated from each other in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member.
  • a method of forming a vacuum region is provided that includes changing a position of at least one of the objects.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the conduit to form the vacuum region, and the space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region.
  • a method for forming a vacuum region includes discharging at least a part of the gas through the conduit and interrupting exhaust to form the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied. Is done.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the pipe line to form a vacuum region, and the space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region. Exhausting at least a portion of the gas through the conduit, and supplying a gas to a peripheral region located in at least a portion of the periphery of the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a method for forming a vacuum region is provided.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the conduit to form the vacuum region, and the space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region. Exhaust at least a portion of the gas through the conduit, irradiating the sample with charged particles that have passed through a passage space including at least a portion of the vacuum region, and predetermined abnormal conditions are satisfied.
  • a method of forming a vacuum region includes blocking a path of the charged particles and the vacuum region.
  • the gas in the space in contact with the surface of the object is discharged through the conduit to form the vacuum region, and the space having a higher atmospheric pressure than the vacuum region around the vacuum region.
  • Exhaust at least a portion of the gas through the conduit, irradiating the sample with charged particles that have passed through a passage space including at least a portion of the vacuum region, and predetermined abnormal conditions are satisfied.
  • a method of forming a vacuum region including sealing at least a part of the internal space of the charged particle irradiation apparatus.
  • the vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in the space above the object held by the holding device, the holding device, and the vacuum forming member And a gap between the object and the vacuum forming member by using a force opposite to the force and an applying device that applies a force acting to separate the holding device and the vacuum forming member.
  • An electrically controlled interval control device, and the force acting to separate the holding device and the vacuum forming member is greater than the suction force by which the vacuum region sucks the holding device and the vacuum forming member.
  • a local vacuum device that is large and non-electrical is provided.
  • the vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in a space on the object and the object and the vacuum forming member are separated from each other.
  • a local vacuum device including an applying device that applies a force to at least one of the object and the vacuum forming member, and an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on an object
  • an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member
  • the interval control device is provided with a local vacuum device that applies a force that acts to separate the object and the vacuum forming member to at least one of the object and the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied. Is done.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object
  • a position changing device capable of changing a relative position between the object and the vacuum forming member
  • the position changing device includes the vacuum forming member and the object so as to separate the object and the vacuum forming member in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a local vacuum device is provided that changes the position of at least one of the two.
  • the vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in the space on the object and the exhaust device that exhausts to form the vacuum region are satisfied, and a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a local vacuum device is provided that interrupts the exhaust that forms the vacuum region.
  • the vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in the space on the object, and at least a part of the periphery of the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied
  • a local vacuum device includes a gas supply device that supplies gas to a peripheral region.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on an object;
  • a charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region, and a blocking member that blocks a path of the charged particles and the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied A local vacuum device is provided.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object, and a charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region;
  • a local vacuum apparatus includes a sealing member that seals at least a part of the internal space of the charged particle irradiation apparatus when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • the vacuum region that covers a part of the surface of the object is locally formed in the space above the object held by the holding device, and the vacuum that forms the vacuum region with the holding device.
  • a vacuum region including controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state where a force acting to separate the forming member is applied to at least one of the holding device and the vacuum forming member A forming method is provided.
  • the vacuum region that covers a part of the surface of the object is locally formed in the space on the object, and the object and the vacuum forming member that forms the vacuum region are separated from each other.
  • a method of forming a vacuum region which includes controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state where an acting force is applied to at least one of the object and the vacuum forming member.
  • the vacuum region that covers a part of the surface of the object is locally formed in the space on the object, and the object and the vacuum forming member that forms the vacuum region are separated from each other.
  • a method for forming a vacuum region which includes applying an acting force to at least one of the object and the vacuum forming member, and controlling a distance between the object and the vacuum forming member.
  • the space between the object and the vacuum forming member that forms the vacuum region is locally formed in the space above the object so as to cover a part of the surface of the object.
  • a force that acts to separate the object and the vacuum forming member is applied to at least one of the object and the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied using an interval control device that controls A method for forming a vacuum region is provided.
  • the thirty-third aspect locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in a space on the object, and a position change capable of changing a relative position between the object and the vacuum forming member
  • the vacuum forming member and the object are separated from the object in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member.
  • a method for forming a vacuum region is provided that includes changing at least one of the positions.
  • a method for forming a vacuum region is provided.
  • the peripheral region located in at least a part of the periphery of the vacuum region
  • a method of forming a vacuum region includes supplying a gas.
  • the vacuum region is locally formed in the space on the object, the charged particle is irradiated to the object through at least a part of the vacuum region, and a predetermined abnormal condition is When satisfied, a method of forming a vacuum region is provided that includes interrupting the path of the charged particles and the vacuum region.
  • a method of forming a vacuum region includes sealing at least a part of the internal space of the charged particle irradiation device when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation device provided in the scanning electron microscope.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a structure of a beam irradiation device provided in the scanning electron microscope.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the force applied by the applying device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus and the sample under a situation where an abnormality in which the interval cannot be adjusted has occurred in the interval adjustment system.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the scanning electron microscope in the first modification.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the force applied by the applying device in the first modification.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus and the sample under a situation in which an abnormality in which the interval cannot be adjusted in the first modification has occurred in the interval adjustment system.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope in the second modification.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the force applied by the applying device in the second modification.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus and the sample under a situation in which an abnormality in which the interval cannot be adjusted in the second modification has occurred in the interval adjustment system.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope in the third modification.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the force applied by the applying device in the third modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope in the fourth modification.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the force applied by the applying device in the fourth modification.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus and the sample under a situation in which an abnormality in which the interval cannot be adjusted in the fourth modification has occurred in the interval adjustment system.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope in the fifth modification.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope in the sixth modification.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation apparatus provided in the scanning electron microscope according to the sixth modification.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope according to the seventh modification.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a structure of a scanning electron microscope in the eighth modification.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation device provided in the scanning electron microscope according to the eighth modification.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation device provided in the scanning electron microscope according to the eighth modification.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation device provided in the scanning electron microscope according to the ninth modification.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the stage provided in the scanning electron microscope according to the tenth modification.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the stage and the beam irradiation apparatus in the tenth modification.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the structure of the stage provided in the scanning electron microscope according to the eleventh modification.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope of the twelfth modification.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope of the thirteenth modification.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing how the stage holds the sample in the fourteenth modification.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing how the stage holds the sample in the fifteenth modification.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing how the stage holds the sample in the sixteenth modification.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view showing an example of a method for monitoring whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus and the sample has occurred.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view showing an example of a method for monitoring whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus and the sample has occurred.
  • the sample W is, for example, a semiconductor substrate.
  • the sample W may be an object different from the semiconductor substrate.
  • the sample W may be, for example, a disk-shaped substrate having a diameter of about 300 millimeters and a thickness of about 750 micrometers to 800 micrometers.
  • the sample W may be a substrate (or object) having an arbitrary size and an arbitrary shape.
  • the sample W may be a square substrate for a display such as a liquid crystal display element or a square substrate for a photomask.
  • each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction in the horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction orthogonal to the horizontal plane). Yes, in the vertical direction).
  • the + Z side corresponds to the upper side (that is, the upper side)
  • the ⁇ Z side corresponds to the lower side (that is, the lower side).
  • the ⁇ Z direction may be referred to as a gravity direction.
  • the Z-axis direction is also a direction parallel to an optical axis AX of a beam optical system 11 (described later) provided in the scanning electron microscope SEM. Further, the rotation directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis (in other words, the tilt direction) are referred to as a ⁇ X direction, a ⁇ Y direction, and a ⁇ Z direction, respectively.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope SEM.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation apparatus 1 provided in the scanning electron microscope SEM.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the beam irradiation apparatus 1 provided in the scanning electron microscope SEM.
  • FIG. 1 does not show a cross section of some components of the scanning electron microscope SEM.
  • the scanning electron microscope SEM includes a beam irradiation device 1, a stage device 2, a support frame 3, a control device 4, and a pump system 5. Further, the pump system 5 includes a vacuum pump 51 and a vacuum pump 52.
  • the beam irradiation device 1 can emit an electron beam EB downward from the beam irradiation device 1.
  • the beam irradiation apparatus 1 can irradiate the sample beam W held by the stage apparatus 2 disposed below the beam irradiation apparatus 1 with the electron beam EB.
  • the beam irradiation apparatus 1 includes a beam optical system 11 and a differential pumping system 12 as shown in FIGS.
  • the beam optical system 11 includes a housing 111.
  • the casing 111 is a cylindrical member in which a beam passage space SPb1 extending along the optical axis AX of the beam optical system 11 (that is, extending along the Z axis) is secured.
  • the beam passage space SPb1 is used as a space through which the electron beam EB passes.
  • the housing 111 may be made of a high magnetic permeability material.
  • the high magnetic permeability material is at least one of permalloy and silicon steel. The relative permeability of these high permeability materials is 1000 or more.
  • the beam passage space SPb1 is a vacuum space during the period of irradiation with the electron beam EB. Specifically, the beam passage space SPb1 is evacuated through a pipe (that is, a pipe line) 117 formed in the casing 111 (and further, a side wall member 122 described later) so as to communicate with the beam passage space SPb1. A pump 51 is connected. The vacuum pump 51 exhausts the beam passage space SPb1 to reduce the pressure from the atmospheric pressure so that the beam passage space SPb1 becomes a vacuum space. For this reason, the vacuum space in this embodiment may mean a space whose pressure is lower than atmospheric pressure.
  • the vacuum space is a space in which gas molecules do not exist so much as to prevent proper irradiation of the sample W of the electron beam EB (in other words, a degree of vacuum that does not prevent appropriate irradiation of the sample W of the electron beam EB).
  • Space The beam passage space SPb1 is a space outside the casing 111 (more specifically, a differential exhaust system 12 described later) via a beam emission port (that is, an opening) 119 formed on the lower surface of the casing 111. It communicates with the beam passage space SPb2).
  • the beam passage space SPb1 may be a vacuum space during a period when the electron beam EB is not irradiated.
  • the beam optical system 11 further includes an electron gun 113, an electromagnetic lens 114, an objective lens 115, and an electron detector 116.
  • the electron gun 113 emits an electron beam EB toward the ⁇ Z side.
  • a photoelectric conversion surface that emits electrons when irradiated with light may be used.
  • the electromagnetic lens 114 controls the electron beam EB emitted from the electron gun 113.
  • the electromagnetic lens 114 has a rotation amount of an image (that is, a position in the ⁇ Z direction) formed on a predetermined optical surface (for example, a virtual surface intersecting the optical path of the electron beam EB), and a magnification of the image. And any one of the focal positions corresponding to the imaging positions may be controlled.
  • the objective lens 115 is the surface of the sample W (specifically, the surface on which the electron beam EB is irradiated with the electron beam EB at a predetermined reduction magnification, and faces the + Z side in the examples shown in FIGS. 1 and 2.
  • the image is formed on the surface WSu).
  • the electron detector 116 is a semiconductor-type electron detection device (that is, a semiconductor detection device) using a pn junction or pin junction semiconductor.
  • the electron detector 116 detects electrons (for example, at least one of reflected electrons and scattered electrons.
  • the scattered electrons include secondary electrons) generated by irradiation of the sample W with the electron beam EB.
  • the control device 4 specifies the state of the sample W based on the detection result of the electron detector 116.
  • the control device 4 specifies the three-dimensional shape of the surface WSu of the sample W based on the detection result of the electron detector 116.
  • the surface WSu of the sample W is ideally a flat surface, and the control device 4 identifies the three-dimensional shape of the surface WSu including the shape of the fine uneven pattern formed on the surface WSu. It shall be. Note that the surface WSu of the sample W may not be a flat surface. Further, the electron detector 116 may be provided in the differential exhaust system 12 described later.
  • the differential exhaust system 12 includes a vacuum forming member 121 and a side wall member 122.
  • the side wall member 122 is a cylindrical member extending upward from the vacuum forming member 121.
  • the side wall member 122 accommodates the housing 111 (that is, the beam optical system 11) inside.
  • the side wall member 122 is integrated with the beam optical system 11 in a state where the beam optical system 11 is accommodated therein, but may be separable from the beam optical system 11.
  • the vacuum forming member 121 is disposed below the beam optical system 11 (that is, on the ⁇ Z side).
  • the vacuum forming member 121 is connected (that is, connected) to the beam optical system 11 below the beam optical system 11.
  • the vacuum forming member 121 is connected to the beam optical system 11 and integrated with the beam optical system 11, but may be separable. Inside the vacuum forming member 121, a beam passage space SPb2 is formed.
  • the vacuum forming member 121 is a vacuum forming member 121-1 in which a beam passing space SPb2-1 that is a part of the beam passing space SPb2 is formed, and a beam passing space that is a part of the beam passing space SPb2.
  • the beam passage space SPb2 passes through a beam exit (that is, an opening) 1231 formed on the upper surface of the vacuum forming member 121 (in the example shown in FIG. 3, the surface on the + Z side of the vacuum forming member 121-3).
  • the optical system 11 communicates with the beam passage space SPb1.
  • the beam passage space SPb2 is exhausted (that is, decompressed) by the vacuum pump 51 together with the beam passage space SPb1. Therefore, the beam passage space SPb2 becomes a vacuum space during the period when the electron beam EB is irradiated.
  • the beam passage space SPb2 is used as a space through which the electron beam EB from the beam passage space SPb1 passes.
  • the vacuum forming member 121 and the side wall member 122 may be made of a high magnetic permeability material.
  • the beam passage space SPb2 may be a vacuum space during a period when the electron beam EB is not irradiated.
  • the vacuum forming member 121 further includes an emission surface 121LS that can face the surface WSu of the sample W.
  • the vacuum forming member 121-1 includes an emission surface 121LS.
  • the distance D between the emission surface 121LS and the surface WSu is a desired distance D_target (for example, 10 ⁇ m or less and 1 ⁇ m).
  • the alignment is performed with respect to the sample W by the interval adjusting system 14 described later.
  • the interval D may be referred to as a distance in the Z-axis direction between the emission surface 121LS and the surface WSu.
  • the interval adjustment system 14 may be referred to as an interval control device.
  • a beam exit (that is, an opening) 1232 is formed on the exit surface 121LS.
  • the vacuum forming member 121 may not include the emission surface 121LS that can face the surface WSu of the sample W.
  • the beam passage space SPb ⁇ b> 2 communicates with the beam passage space SPb ⁇ b> 3 outside the vacuum forming member 121 through the beam emission port 1232. That is, the beam passage space SPb1 communicates with the beam passage space SPb3 via the beam passage space SPb2.
  • the beam passage space SPb2 may not be ensured. That is, the beam passage space SPb1 may directly communicate with the beam passage space SPb3 without passing through the beam passage space SPb2.
  • the beam passage space SPb3 is a local space on the sample W.
  • the beam passage space SPb3 is a local space through which the electron beam EB passes between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W (specifically, between the emission surface 121LS and the surface WSu).
  • the beam passage space SPb3 is a space that at least faces (or covers or touches) an irradiation region irradiated with the electron beam EB in the surface WSu of the sample W.
  • the beam passage space SPb3 is exhausted (that is, depressurized) by the vacuum pump 51 together with the beam passage spaces SPb1 and SPb2.
  • each of the beam passage spaces SPb1 and SPb2 can also function as an exhaust passage (that is, a pipe line) that connects the beam passage space SPb3 and the vacuum pump 51 in order to exhaust the beam passage space SPb3. Therefore, the beam passage space SPb3 becomes a vacuum space during the period when the electron beam EB is irradiated. Therefore, the electron beam EB emitted from the electron gun 113 is irradiated onto the sample W through at least a part of the beam passage spaces SPb1 to SPb3, which are all vacuum spaces.
  • the beam passage space SPb3 may be a vacuum space during a period when the electron beam EB is not irradiated.
  • the beam passage space SPb3 is located farther from the vacuum pump 51 than the beam passage spaces SPb1 and SPb2.
  • the beam passage space SPb2 is located farther from the vacuum pump 51 than the beam passage space SPb1. Therefore, the degree of vacuum of the beam passage space SPb3 may be lower than the degree of vacuum of the beam passage spaces SPb1 and SPb2, and the degree of vacuum of the beam passage space SPb2 is lower than the degree of vacuum of the beam passage space SPb1. May be lower.
  • the state “the degree of vacuum in the space B is lower than the degree of vacuum in the space A” means “the pressure in the space B is higher than the pressure in the space A”.
  • the vacuum pump 51 is such that the degree of vacuum of the beam passage space SPb3 where the degree of vacuum may be the lowest can be set to a degree of vacuum that does not hinder appropriate irradiation of the sample W of the electron beam EB. Has exhaust capability.
  • a vacuum pump 51 for example, a turbo molecular pump used as a main pump (or another kind of high vacuum pump including at least one of a diffusion pump, a cryopump and a sputter ion pump) and an auxiliary pump are used.
  • a vacuum pump in combination with a dry pump (or another type of low vacuum pump) may be used.
  • the vacuum pump 51 may have an exhaust velocity [m 3 / s] that can maintain the pressure (that is, the atmospheric pressure) of the beam passage space SPb3 at 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pascal or less.
  • the beam passage space SPb3 is not a closed space surrounded by some members (specifically, the casing 111 and the vacuum forming member 121) like the beam passage spaces SPb1 and SPb2. That is, the beam passage space SPb3 is an open space that is not surrounded by any member. For this reason, even if the beam passage space SPb3 is decompressed by the vacuum pump 51, gas flows into the beam passage space SPb3 from the periphery of the beam passage space SPb3. As a result, the vacuum degree of the beam passage space SPb3 may be reduced. Therefore, the differential exhaust system 12 maintains the degree of vacuum in the beam passage space SPb3 by performing differential exhaust between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W.
  • the differential pumping system 12 performs differential pumping between the beam irradiation device 1 and the sample W, so that a relatively high vacuum is generated between the beam irradiation device 1 and the sample W compared to the surroundings.
  • a local vacuum region VSP is maintained, and the local vacuum region VSP includes the local beam passage space SPb3.
  • the differential pumping system 12 performs differential pumping so that the local beam passage space SPb3 is included in the local vacuum region VSP.
  • the differential exhaust in the present embodiment is an air pressure between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 between one space (for example, the beam passage space SPb3) and another space different from the one space.
  • the vacuum region VSP also includes the surface WSu of the sample W. At least a part (for example, an irradiation region irradiated with the electron beam EB) is locally covered.
  • an exhaust groove that is, an opening that does not penetrate the vacuum forming member 121) 124 that surrounds the beam exit port 1232 is formed on the exit surface 121 LS of the vacuum forming member 121.
  • a vacuum pump 52 is connected to the exhaust groove 124 via a pipe (that is, a pipe line) 125 formed in the vacuum forming member 121 and the side wall member 122 so as to communicate with the exhaust groove 124.
  • a first end (that is, one end portion) of the pipe 125 is connected to the vacuum pump 52, and a second end (that is, the other end portion) of the pipe 125 substantially forms the exhaust groove 124. Part) is in contact with the space between the exit surface 12LS and the surface WSu of the sample W. Note that FIG.
  • FIG. 3 shows an example in which the differential exhaust system 12 has a structure in which the pipes 125 are gathered before reaching the vacuum pump 52 from the exhaust groove 124.
  • FIG. 3 shows an annular channel 125 extending upward from the annular exhaust groove 124 so as to penetrate the vacuum forming member 121-1 to the vacuum forming member 121-1 having the exhaust groove 124 formed therein. -1 is formed, and N1 (four in the example shown in FIG. 3) pipes 125-21 and N1 pipes 125-21 connected to the flow path 125-1 are collected in the vacuum forming member 121-2.
  • N2 (where N2 ⁇ N1) (two in the example shown in FIG. 3) communicating with the aggregation channel 125-22 is formed in the vacuum forming member 121-3.
  • An annular aggregate flow path 125-32 that aggregates the pipes 125-31 and N2 pipes 125-31 is formed, the pipe 125-4 communicates with the aggregate flow path 125-32, and the pipe 125-4 is a vacuum pump.
  • the example connected to 52 is shown.
  • the number N2 of the pipes 125-31 is half of the number N1 of the pipes 125-21, and the one pipe 125-31 is substantially separated from the two pipes 125-21 communicating therewith.
  • the number N2 of the pipes 125-31 is half of the number of the pipes 125-4 (one in the example shown in FIG. 3), and the pipe 125-4 is substantially separated from the two pipes 125-31 communicating therewith.
  • each pipe 125-21 Located equidistant. Therefore, the length and pressure loss of the exhaust path through each pipe 125-21 are substantially equal, and the amount of air exhausted from the exhaust groove 124 is not biased regardless of the direction.
  • the structure of the pipe 125 is not limited to this example.
  • the vacuum pump 52 exhausts the space around the beam passage space SPb3 via the exhaust groove 124. As a result, the differential exhaust system 12 can appropriately maintain the degree of vacuum of the beam passage space SPb3.
  • the exhaust groove 124 may not be connected to one ring, but may be a plurality of exhaust grooves having a plurality of part of the ring.
  • the vacuum pump 52 is mainly used for exhausting a local space around the beam passage space SPb3 in order to relatively increase the degree of vacuum of the beam passage space SPb3. For this reason, the vacuum pump 52 may have an exhaust capability sufficient to maintain a vacuum level lower than the vacuum level maintained by the vacuum pump 51. That is, the exhaust capability of the vacuum pump 52 may be lower than the exhaust capability of the vacuum pump 51.
  • the vacuum pump 52 may be a vacuum pump that includes a dry pump (or other type of low vacuum pump) but does not include a turbo molecular pump (or other type of high vacuum pump). Good.
  • the degree of vacuum in the space in the exhaust groove 124 and the pipe 125 decompressed by the vacuum pump 52 may be lower than the degree of vacuum in the beam passage spaces SPb1 to SPb3 decompressed by the vacuum pump 51.
  • the vacuum pump 52 may have an exhaust speed [m 3 / s] that can maintain a vacuum level lower than the vacuum level maintained by the vacuum pump 51.
  • the portion of the surface WSu of the sample W that does not face the beam passage space SPb3 (particularly, the portion away from the beam passage space SPb3) ) May be covered with a non-vacuum region having a lower degree of vacuum than the vacuum region VSP.
  • at least a part of the surface WSu of the sample W that does not face the beam space SPb3 may be in an atmospheric pressure environment. That is, at least a part of the surface WSu of the sample W that does not face the beam passage space SPb3 may be covered with the atmospheric pressure region.
  • the differential exhaust system 12 forms a vacuum region VSP in the space SP1 (see FIG. 2) including the beam passage space SPb3.
  • the space SP1 includes, for example, a space in contact with at least one of the beam outlet 1232 and the exhaust groove 124.
  • the space SP1 includes a space that faces (that is, touches) a portion of the surface WSu of the sample W that is positioned immediately below at least one of the beam exit port 1232 and the exhaust groove 124.
  • the vacuum region VSP is not formed in the space SP2 around the space SP1 (that is, the space SP2 connected (for example, fluidly connected) to the space SP1 around the space SP1, see FIG. 2).
  • the space SP2 is a space having a higher pressure than the space SP1.
  • the space SP2 includes, for example, a space away from the beam exit 1232 and the exhaust groove 124.
  • the space SP2 includes, for example, a space that faces a portion of the surface WSu of the sample W that is different from the portion that the space SP1 faces.
  • the space SP2 includes a space that cannot be connected to the beam emission port 1232 and the exhaust groove 124 (further, the beam passage space SPb2 and the pipe 125) without passing through the space SP1.
  • the space SP2 includes a space that can be connected to the beam outlet 1232 and the exhaust groove 124 (further, the beam passage space SPb2 and the pipe 125) via the space SP1.
  • gas may flow into the space SP1 from the space SP2, but the gas flowing into the space SP1 from the space SP2 is discharged into the exhaust groove 124 ( Further, it is discharged from the space SP1 through the beam exit port 1232). That is, the gas flowing into the space SP1 from the space SP2 is discharged from the space SP1 through the pipe 125 (further, the beam passage space SPb2). For this reason, the degree of vacuum of the vacuum region VSP formed in the space SP1 is maintained.
  • the state in which the vacuum region VSP is locally formed is a state in which the vacuum region VSP is locally formed on the surface WSu of the sample W (that is, the vacuum region VSP in the direction along the surface WSu of the sample W). May mean a state in which is locally formed.
  • the stage device 2 is disposed below the beam irradiation device 1 (that is, on the ⁇ Z side).
  • the stage device 2 includes a surface plate 21 and a stage 22.
  • the surface plate 21 is disposed on a support surface SF such as a floor.
  • the stage 22 is disposed on the surface plate 21.
  • an anti-vibration device (not shown) for preventing the vibration of the surface plate 21 from being transmitted to the stage 22 is installed.
  • the stage 22 can hold the sample W.
  • the stage 22 may hold the sample W by vacuum suction or electrostatic suction of the sample W.
  • the stage 22 can release the held sample W.
  • the stage 22 can move along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction while holding the sample W under the control of the control device 4.
  • the stage apparatus 2 includes a stage drive system 23.
  • the stage drive system 23 moves the stage 22 using, for example, an arbitrary motor (for example, a linear motor).
  • the stage apparatus 2 includes a position measuring device 24 that measures the position of the stage 22.
  • the position measuring device 24 includes, for example, at least one of an encoder and a laser interferometer.
  • the control device 4 can specify the position of the sample W from the position of the stage 22.
  • the stage 22 may have a reference plate having a reference mark for associating the position of the electron beam EB by the beam irradiation apparatus 1 with the position of the stage 22 (position in the XYZ directions).
  • the relative position between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 in the direction along the XY plane changes. For this reason, when the stage 22 moves along the XY plane, the relative position between the sample W in the direction along the XY plane and the irradiation region of the electron beam EB on the surface WSu of the sample W changes. That is, when the stage 22 moves along the XY plane, the irradiation region of the electron beam EB moves relative to the surface WSu of the sample W in the direction along the XY plane (that is, the direction along the surface WSu of the sample W). To do.
  • the relative positions of the sample W, the beam passage space SPb3, and the vacuum region VSP in the direction along the XY plane change. That is, when the stage 22 moves along the XY plane, the beam passing space SPb3 and the vacuum region VSP with respect to the surface WSu of the sample W in the direction along the XY plane (that is, the direction along the surface WSu of the sample W). Move.
  • the control device 4 controls the stage drive system 23 so that the electron beam EB is irradiated to a desired position on the surface WSu of the sample W and the beam passage space SPb3 is set (that is, the vacuum region VSP is formed).
  • the stage 22 may be moved along the XY plane.
  • the control device 4 controls the stage drive system 23 to move the stage 22 along the XY plane so that the vacuum region VSP is formed in the first portion of the surface WSu of the sample W. .
  • the beam irradiation apparatus 1 irradiates the first portion of the surface WSu of the sample W with the electron beam EB, The state of the first part is measured.
  • the stage drive system 23 does not have to move the stage 22 along the XY plane.
  • the control device 4 controls the stage drive system 23 so that the vacuum region VSP is formed in the second part of the surface WSu of the sample W, and moves the stage 22 to the XY plane. Move along. After the stage 22 moves so that the vacuum region VSP is formed in the second part of the surface WSu of the sample W, the beam irradiation apparatus 1 irradiates the second part of the surface WSu of the sample W with the electron beam EB, The state of the second part is measured.
  • the stage driving system 23 may not move the stage 22 along the XY plane during the period in which the beam irradiation apparatus 1 irradiates the second portion of the surface WSu of the sample W with the electron beam EB. Thereafter, the state of the surface WSu of the sample W is measured by repeating the same operation.
  • the relative position between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 in the direction along the Z axis changes.
  • the control device 4 moves the stage 22 along the Z axis by controlling the stage drive system 23 so that the focus position of the electron beam EB is set on the surface WSu of the sample W (or in the vicinity of the surface WSu). You may let them.
  • the focus position of the electron beam EB may be a focal position corresponding to the imaging position of the beam optical system 11 or a position in the Z-axis direction where the blur of the electron beam EB is minimized.
  • the stage drive system 23 may move the stage 22 under the control of the control device 4 so that the interval D becomes the desired interval D_target in cooperation with the interval adjustment system 14 described later.
  • the control device 4 is based on the measurement result of the position measurement device 24 (further, the measurement result of the position measurement device 15 that measures the position of the beam irradiation device 1 described later (in particular, the position of the vacuum forming member 121)).
  • the actual interval D is specified, and at least one of the stage drive system 23 and the interval adjustment system 14 is controlled so that the specified interval D becomes the desired interval D_target.
  • the position measurement devices 15 and 24 can also function as a detection device that detects the interval D.
  • the control device 4 replaces / in addition to the actual distance D, and in addition to the beam irradiation device 1 and the reference surface (for example, the surface of the reference plate).
  • the stage is set so that the distance from the beam irradiation device 1 to the sample W becomes the target distance. At least one of the drive system 23 and the interval adjustment system 14 may be controlled.
  • the support frame 3 supports the beam irradiation device 1.
  • the support frame 3 includes support legs 31 and support members 32.
  • the support leg 31 is disposed on the support surface SF. Between the support leg 31 and the support surface SF, an anti-vibration device (not shown) for preventing or reducing transmission of vibration of the support surface SF to the support leg 31 may be installed.
  • the support leg 31 is a member that extends upward from the support surface SF, for example.
  • the support leg 31 supports the support member 32.
  • the support member 32 is an annular plate member having an opening 321 formed in the center in plan view. The lower surface of the support member 32 extends outwardly from the outer surface of the beam irradiation apparatus 1 (in the example shown in FIGS.
  • the support frame 3 can support the beam irradiation device 1 so as to be suspended from the lower surface of the support member 32.
  • the support frame 3 may support the beam irradiation device 1 by another support method different from the support method shown in FIG. 1 as long as the beam irradiation device 1 can be supported.
  • An anti-vibration device (not shown) for preventing or reducing the transmission of the vibration of the support surface SF to the support member 32 may be installed between the support leg 31 and the support member 32.
  • the interval adjusting system 14 moves the beam irradiation device 1 at least along the Z axis, thereby causing the interval D between the emission surface 121LS of the vacuum forming member 121 and the surface WSu of the sample W or the emission of the vacuum forming member 121.
  • the distance in the Z-axis direction from the surface 121LS to the surface WSu of the sample W is adjusted.
  • the interval adjusting system 14 may move the beam irradiation apparatus 1 along the Z-axis direction so that the interval D becomes the desired interval D_target.
  • an interval adjustment system 14 for example, a drive system that moves the beam irradiation apparatus 1 using a driving force of a motor, a drive system that moves the beam irradiation apparatus 1 using a force generated by the piezoelectric effect of a piezoelectric element, A drive system that moves the beam irradiation device 1 using Coulomb force (for example, electrostatic force generated between at least two electrodes) and Lorentz force (for example, electromagnetic force generated between the coil and the magnetic pole) are used.
  • Coulomb force for example, electrostatic force generated between at least two electrodes
  • Lorentz force for example, electromagnetic force generated between the coil and the magnetic pole
  • a distance adjusting member such as a shim is provided between the support member 32 and the flange member 13 instead of the distance adjusting system 14. May be arranged.
  • the gap adjusting member such as a shim may not be disposed between the support member 32 and the flange member 13.
  • the beam irradiation apparatus 1 may be movable along the XY directions.
  • the scanning electron microscope SEM includes a position measuring device 15. Yes.
  • the position measuring device 15 includes, for example, at least one of an encoder and a laser interferometer. Note that the position measuring device 15 may measure the position of the beam irradiation apparatus 1 in the XY direction and the attitude in the ⁇ X direction and the ⁇ Y direction. Further, a measurement device that measures the position of the beam irradiation device 1 in the XY direction, the orientation in the ⁇ X direction, and the ⁇ Y direction may be provided separately from the position measuring device 15.
  • Control device 4 controls the operation of the scanning electron microscope SEM.
  • the control device 4 controls the beam irradiation device 1 so as to irradiate the sample W with the electron beam EB.
  • the control device 4 controls the pump system 5 (particularly, the vacuum pumps 51 and 52) so that the beam passage spaces SPb1 to SPb3 are in a vacuum space. At this time, the degree of vacuum of the beam passage spaces SPb1, SPb2, and SPb3 may not be the same.
  • the control device 4 controls the stage drive system 23 so that the electron beam EB is irradiated to a desired position in the XY plane of the surface WSu of the sample W.
  • control device 4 controls the interval adjustment system 14 so that the interval D between the emission surface 121LS of the vacuum forming member 121 and the surface WSu of the sample W becomes the desired interval D_target.
  • control device 4 may include at least one of an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage device such as a memory.
  • arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit)
  • a storage device such as a memory.
  • the scanning electron microscope SEM further includes an applying device 6 that can apply a given force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1.
  • an applying device 6 that applies such a force F1 will be described in more detail with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the force F ⁇ b> 1 applied by the applying device 6.
  • the applying device 6 is fixed to the support member 32.
  • the applying device 6 can apply the force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1 while being fixed to the support member 32.
  • the applying device 6 is fixed to the lower surface of the support member 32. In this case, the applying device 6 can apply the force F ⁇ b> 1 to the flange member 13 positioned below the support member 32.
  • the applying device 6 may be disposed at any position where the force F1 can be applied to the beam irradiation device 1.
  • the applying device 6 is fixed to the support leg 31, a support surface SF such as a floor, a member fixed to the support surface SF, a support surface SC such as a ceiling surface (not shown) (see FIG. 9 described later), and the support surface SC. It may be arranged on the formed member or any other member.
  • the applying device 6 may apply the force F1 to the beam irradiation device 1 while being fixed to the support leg 31, the support surface SF, the support surface SC, or other members.
  • the applying device 6 may indirectly apply the force F1 to the beam irradiation device 1, and the force to the beam irradiation device 1 via some member (for example, the support leg 31 or the support member 32). F1 may be provided.
  • the applying device 6 includes a power source provided in the scanning electron microscope SEM or prepared outside the scanning electron microscope SEM (hereinafter, a power source provided in the scanning electron microscope SEM or prepared outside the scanning electron microscope SEM,
  • the force F1 may be applied without using the power supplied from the power source. That is, the applying device 6 may apply the force F1 non-electrically.
  • applying the force F1 non-electrically may refer to applying the force F1 without using power supplied from a power source.
  • the applying device 6 may apply a force generated due to the elasticity of an elastic member (for example, a metal or resin spring) as the force F1.
  • the applying device 6 includes, for example, an elastic member.
  • the elastic member is disposed so as to connect, for example, the support member 32 and the flange member 13 (or another part of the beam irradiation apparatus 1, the same applies hereinafter).
  • the applying device 6 may apply a force resulting from the pressure of a fluid (for example, a gas or a liquid) as the force F1.
  • the applying device 6 includes a member (for example, an air spring) that can convert the pressure of the fluid into force.
  • the member capable of converting the pressure of the fluid into a force is disposed so as to connect the support member 32 and the flange member 13, for example.
  • the applying device 6 may apply the magnetic force as the force F1.
  • the applying device 6 includes a permanent magnet that can generate a magnetic force.
  • the permanent magnet may be disposed on both the support member 32 and the flange member 13.
  • a magnetic force acting between the permanent magnets arranged on the support member 32 and the permanent magnets arranged on the flange member 13 is used as the force F1.
  • the permanent magnet is disposed on, for example, one of the support member 32 and the flange member 13, and the other member of the support member 32 and the flange member 13 is attracted or repelled by a magnetic force (for example, ferromagnetic). Body) may be arranged.
  • the state of the applying device 6 includes a state where the force F1 is applied and a state where the force F1 is not applied (that is, a state where the application of the force F1 is stopped). It may not be electrically switched between. For this reason, when the applying device 6 applies the force F1 non-electrically, during the period when the applying device 6 is arranged in the scanning microscope SEM in a state where the force F1 can be applied, the applying device 6 The force F1 may be continuously applied. As will be described later, the applying device 6 may apply the force F1 electrically.
  • the applying device 6 applies a force acting so as to separate the beam irradiation device 1 and the sample W as a force F1. Separating the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is equivalent to preventing the beam irradiation apparatus 1 and the sample W from approaching (in other words, suppressing or blocking). Therefore, it can be said that the applying device 6 applies a force that prevents the beam irradiation device 1 and the sample W from approaching as the force F1.
  • the vacuum region VSP is formed between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W, the sample W (particularly, the portion of the sample W that faces the vacuum region VSP) is caused by the vacuum region VSP. Negative pressure acts.
  • This negative pressure acts on the sample W as a force that brings the sample W and the beam irradiation apparatus 1 closer (that is, sucks). For this reason, if the force F1 is smaller than the negative pressure force caused by the vacuum region VSP, the applying device 6 may not be able to separate the beam irradiation device 1 from the sample W. For this reason, the force F1 applied by the applying device 6 may be larger than the negative pressure force caused by the vacuum region VSP.
  • the beam irradiation apparatus 1 includes the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12, separating the beam irradiation apparatus 1 and the sample W from at least one of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 and the sample. This is equivalent to separating W (and preventing at least one of the beam optical system 11 and the differential pumping system 12 from approaching the sample W). Accordingly, the applying device 6 has a force that separates the sample W from at least one of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 (that is, at least one of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 approaches the sample W). It can be said that the force F1 is prevented as the force F1.
  • the beam irradiation device 1 and the sample W are arranged in a state where the emission surface 121LS of the beam irradiation device 1 and the surface WSu of the sample W face each other. For this reason, separating the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is equivalent to separating the emission surface 121LS and the surface WSu (and preventing the emission surface 121LS and the surface WSu from approaching each other). Therefore, it can be said that the applying device 6 applies a force that separates the exit surface 121LS and the surface WSu (that is, a force that prevents the exit surface 121LS and the surface WSu from approaching) as the force F1.
  • the applying device 6 applies a force that separates the beam irradiation device 1 and the stage 22 (that is, a force that prevents the beam irradiation device 1 and the stage 22 from approaching) as the force F1.
  • the beam irradiation apparatus 1 is disposed above the sample W. That is, the sample W is disposed below the beam irradiation apparatus 1.
  • the applying device 6 applies a force acting to push or pull the beam irradiation device 1 upward as a force F1.
  • the applying device 6 applies a force F ⁇ b> 1 to the flange member 13 disposed below the applying device 6 (particularly, against the upper surface of the flange member 13).
  • the applying device 6 acts to pull or pull the flange member 13 upward from above the flange member 13 (that is, to pull the beam irradiation device 1 upward).
  • the applying device 6 applies a force acting in a direction against the direction of gravity as the force F1. Since the flange member 13 is connected to the differential exhaust system 12, applying the force F1 to the flange member 13 is equivalent to applying the force F1 to the differential exhaust system 12. For this reason, it can also be said that the applying device 6 applies a force acting so as to pull the differential exhaust system 12 upward as the force F1. Furthermore, since the differential exhaust system 12 is connected to the beam optical system 11, applying the force F 1 to the flange member 13 is equivalent to applying the force F 1 to the beam optical system 11.
  • the applying device 6 applies a force acting so as to pull the beam optical system 11 upward as the force F1. It can be said that the applying device 6 applies a force acting so as to move the beam optical system 11 as the force F1. It can also be said that the applying device 6 applies a force F1 that acts to move the beam optical system 11 in a direction in which the beam optical system 11 moves away from the sample W.
  • the interval adjustment system 14 is arranged so that the interval D between the beam irradiation device 1 and the sample W becomes the desired interval D_target in a state where the applying device 6 applies the force F1 to the beam irradiation device 1. Adjust D. In other words, the applying device 6 continues to apply the force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1 even while the interval adjusting system 14 is adjusting the interval D. Specifically, in the present embodiment, the applying device 6 continues to apply the force F1 to the beam irradiation device 1 even when the interval D becomes the desired interval D_target.
  • the applying device 6 includes an elastic member such as a spring
  • the elastic member continues to apply the force F1 to the beam irradiation device 1 even when the interval D becomes the desired interval D_target.
  • a characteristic for example, at least one of a spring constant and a length
  • the elastic member is set. For this reason, if the distance adjusting system 14 does not apply any force to the beam irradiation apparatus 1 in a situation where the applying apparatus 6 applies the force F1 to the beam irradiation apparatus 1, the beam irradiation apparatus 1 Will move upwards. As a result, the interval D becomes larger than the desired interval D_target.
  • the interval adjustment system 14 applies the force F2 acting in the direction opposite to the direction in which the force F1 acts during the period in which the applying device 6 applies the force F1 to the beam irradiation device 1.
  • the distance D is adjusted while being applied to the irradiation device 1 (for example, the flange member 13).
  • the interval adjustment system 14 applies a force acting in the direction of gravity as the force F2.
  • the spacing adjustment system 14 applies a force that acts to push the flange member 13 downward from above the flange member 13 (that is, a force that pushes the beam irradiation device 1 downward). Granted as F2.
  • the sample W is irradiated with the beam.
  • the apparatus 1 moves upward and the distance D increases.
  • the force F2 is applied such that the magnitude of the force F2 combined with the gravity acting on the beam irradiation apparatus 1 is greater than the magnitude of the force F1
  • the beam irradiation apparatus 1 is applied to the sample W. Moving downward, the distance D becomes smaller.
  • the beam irradiation apparatus 1 when the force F2 is applied so that the magnitude of the force F2 combined with the gravity acting on the beam irradiation apparatus 1 is the same as the magnitude of the force F1, the beam irradiation apparatus 1 is applied to the sample W. The distance D is maintained at rest.
  • interval adjustment system 14 is providing the force which acts so that the beam irradiation apparatus 1 may be moved to the direction approaching the sample W as force F2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W in a situation where an abnormality in which the interval D cannot be adjusted has occurred in the interval adjustment system 14.
  • the interval adjusting system 14 normally operates using electric power supplied from a power source. That is, the interval adjusting system 14 normally adjusts (that is, controls) the interval D electrically. For this reason, if the supply of power from the power supply is stopped, the interval adjustment system 14 cannot adjust the interval D. Accordingly, as an example of an abnormality occurring in the interval adjustment system 14, the supply of power for operating the interval adjustment system 14 is stopped (or the supply of power for operating the interval adjustment system 14 is stopped). 4 or other abnormality detection devices). Alternatively, when the interval adjustment system 14 itself has failed (for example, a member or a part constituting the interval adjustment system 14 has failed), the power supply for operating the interval adjustment system 14 is not supplied. Even if it is not stopped, the interval adjusting system 14 cannot adjust the interval D.
  • an abnormality that occurs in the interval adjustment system 14 an abnormality that the interval adjustment system 14 itself fails (or that the controller 4 or other abnormality detection device detects that the interval adjustment system 14 itself has failed).
  • An example of an abnormality that occurs in the interval adjustment system 14 is an abnormality that is an error in a control signal transmitted from the control device 4 to the interval adjustment system 14.
  • an example of an abnormality that occurs in the interval adjustment system 14 is an abnormality that the actuator in the interval adjustment system 14 does not operate according to a control signal transmitted from the control device 4 to the interval adjustment system 14.
  • the distance D may not be adjusted due to the influence of the force from the outside of the distance adjusting system 14 due to an earthquake or the like.
  • an example of an abnormality that occurs in the interval adjustment system 14 is an abnormality in which an external force is applied to the interval adjustment system 14.
  • the interval adjustment system 14 cannot apply the force F2 that has been applied to the beam irradiation apparatus 1 in order to adjust the interval D. . If the applying device 6 does not apply the force F1, the beam irradiation device 1 falls downward by gravity after the interval adjusting system 14 cannot apply the force F2 (that is, , Will move). That is, the beam irradiation device 1 falls by its own weight so as to approach the sample W. As a result, there is a possibility that the beam irradiation apparatus 1 and the sample W collide (for example, the emission surface 121LS of the beam irradiation apparatus 1 and the surface WSu of the sample W collide).
  • the applying device 6 applies the force F1.
  • the applying device 6 continues to apply the force F1 while the interval adjusting system 14 is adjusting the interval D. For this reason, even after the interval adjusting system 14 can no longer apply the force F2, the beam irradiation apparatus 1 is applied with the force F1 that acts to separate the beam irradiation apparatus 1 from the sample W. Accordingly, when the distance adjustment system 14 cannot apply the force F2, the beam irradiation device 1 moves upward by the force F1, as shown in FIG. That is, the beam irradiation apparatus 1 moves away from the sample W. In other words, the position of the beam irradiation apparatus 1 is changed so that the beam irradiation apparatus 1 is separated from the sample W.
  • the beam irradiation apparatus 1 and the sample W may collide (for example, the emission surface 121LS of the beam irradiation apparatus 1 and the surface WSu of the sample W collide). Becomes relatively small. That is, even when an abnormality occurs in the interval adjustment system 14, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is appropriately prevented.
  • the force F1 can prevent the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W. It can be said that it is a powerful force.
  • the interval adjustment system 14 can apply the force F2. Even when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, if the force F1 is applied, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is appropriately performed. Is prevented.
  • an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W will be described.
  • the stage drive system 23 may not be able to move the stage 22. That is, the relative position of the stage 22 with respect to the beam irradiation apparatus 1 may not be appropriately controlled. In other words, the stage 22 may not be located at a desired position. As a result, the stage 22 may move to an unintended position, and the sample W held by the stage 22 and the beam irradiation apparatus 1 may collide. For this reason, as an example of an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W, an abnormality occurring in the stage drive system 23 can be given.
  • the stage drive system 23 normally operates using electric power supplied from a power source.
  • the stage drive system 23 cannot move the stage 22. Therefore, as an example of an abnormality that occurs in the stage drive system 23, the supply of power for operating the stage drive system 23 is stopped (or the control device that the supply of power for operating the stage drive system 23 is stopped). 4 or other abnormality detection devices).
  • the stage drive system 23 itself has failed (for example, a member or a part constituting the stage drive system 23 has failed)
  • supply of electric power for operating the stage drive system 23 is not possible. Even if it is not stopped, the stage drive system 23 cannot move the stage 22.
  • an abnormality that occurs in the stage drive system 23 an abnormality that the stage drive system 23 itself fails (or that the control device 4 or other abnormality detection device detects that the stage drive system 23 itself has failed).
  • an example of an abnormality that occurs in the stage drive system 23 is an abnormality that is an error in a control signal transmitted from the control device 4 to the stage drive system 23.
  • an abnormality that the actuator in the stage drive system 23 does not operate according to a control signal transmitted from the control device 4 to the stage drive system 23.
  • the distance D may not be adjusted due to the influence of the force from the outside of the stage drive system 23 due to an earthquake or the like.
  • an example of an abnormality that occurs in the stage drive system 23 is an abnormality in which an external force is applied to the stage drive system 23.
  • the control device 4 when the interval adjustment system 14 adjusts the interval D, the control device 4 specifies the actual interval D based on the measurement results of the position measuring devices 15 and 24 and the specified interval.
  • the interval adjustment system 14 is controlled based on D. For this reason, when an abnormality occurs in at least one of the position measuring devices 15 and 24, the control device 4 cannot specify the actual interval D. If the control device 4 cannot identify the actual interval D, the interval adjustment system 14 may not be able to adjust the interval D appropriately. For example, even if the interval adjustment system 14 adjusts the interval D, the interval D may not become the desired interval D_target. As a result, the interval D becomes an unintended interval and the beam irradiation apparatus 1 and the sample W may collide.
  • the control device 4 specifies the position of the stage 22 based on the measurement result of the position measurement device 24 and at the specified position. Based on this, the stage drive system 23 is controlled. For this reason, when an abnormality occurs in the position measurement device 24, the control device 4 cannot specify the position of the stage 22. If the control device 4 cannot identify the position of the stage 22, the stage drive system 23 may not be able to move the stage 22 appropriately. For example, even if the stage drive system 23 moves the stage 22, the stage 22 may not be located at a desired position. As a result, the stage 22 may move to an unintended position, and the sample W held by the stage 22 and the beam irradiation apparatus 1 may collide. For this reason, as an example of an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W, an abnormality that occurs in at least one of the position measurement devices 15 and 24 is given.
  • an abnormality that occurs in the position measuring device 15 there is an abnormality in which the position measuring device 15 cannot measure the position of the beam irradiation device 1 (particularly, the position of the vacuum forming member 121).
  • An example of an abnormality that occurs in the position measurement device 24 is an abnormality that prevents the position measurement device 24 from measuring the position of the stage 22.
  • At least one of the position measuring devices 15 and 24 normally operates using electric power supplied from a power source. For this reason, if the supply of power from the power supply is stopped, the position measurement device 15 cannot measure the position of the beam irradiation device 1 and / or the position measurement device 24 can measure the position of the stage 22. Disappear.
  • an abnormality that occurs in the position measuring device 15 the supply of power for operating the position measuring device 15 is stopped (or the control device that the supply of power for operating the position measuring device 15 is stopped). 4 or other abnormality detection devices).
  • the supply of electric power for operating the position measuring device 24 is stopped (or the supply of electric power for operating the position measuring device 24 is stopped)
  • Other abnormality detection devices detect).
  • the measurement result of at least one of the position measurement devices 15 and 24 cannot be output to the control device 4 (that is, at least one of the position measurement devices 15 and 24).
  • One of the measurement results is interrupted).
  • an abnormality that occurs in at least one of the position measurement devices 15 and 24 it is detected that the measurement result of at least one of the position measurement devices 15 and 24 cannot be output to the control device 4. There is an abnormality that the device detects. Further, as an example of an abnormality that occurs in at least one of the position measurement devices 15 and 24, there is an abnormality that a signal related to the measurement result of at least one of the position measurement devices 15 and 24 changes in the middle of reaching the control device 4. .
  • a predetermined first lower limit value D_min allowable as the interval D may be referred to as a predetermined first lower limit value D_min.
  • the control device 4 determines the actual interval D that can be specified from the measurement results of the position measurement devices 15 and 24 and the desired interval D_target (that is, the interval adjustment system 14.
  • the interval adjusting system 14 is controlled so that the driving target matches. For this reason, when the deviation degree between the actual interval D and the desired interval D_target exceeds the allowable first upper limit value, the interval adjustment system 14 can appropriately adjust the interval D. There is no possibility. As a result, the possibility that the beam irradiation apparatus 1 and the sample W collide with each other is relatively high.
  • the degree of deviation between the actual interval D and the desired interval D_target exceeds a predetermined first upper limit that can be tolerated.
  • the abnormality is raised.
  • the allowable first upper limit value may be referred to as a predetermined first upper limit value.
  • the control device 4 for example, the actual position of the stage 22 that can be specified from the measurement result of the position measurement device 24 and the target position of the stage 22 (that is, stage drive).
  • the stage drive system 23 is controlled so that the drive target of the system 23 matches. For this reason, when the deviation degree between the actual position of the stage 22 and the target position exceeds the allowable second upper limit value, the stage drive system 23 can appropriately move the stage 22. It may not be. As a result, the possibility that the beam irradiation apparatus 1 and the sample W collide with each other is relatively high.
  • the allowable second upper limit value may be referred to as a predetermined second upper limit value.
  • the interval adjustment system 14 applies an appropriate force F2 (that is, May occur under circumstances where no abnormality has occurred in the spacing adjustment system 14).
  • F2 that is, May occur under circumstances where no abnormality has occurred in the spacing adjustment system 14.
  • the interval adjusting system 14 when the interval adjusting system 14 applies an appropriate force F2 at the time when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, the interval adjusting system 14 The provision of F2 may be stopped. Specifically, the control device 4 monitors whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W has occurred. For example, the control device 4 monitors at least one of the state of the interval adjustment system 14, the state of the position measurement device 15, the state of the stage drive system 23, and the state of the position measurement device 24, thereby allowing the beam irradiation device 1 and the sample to be monitored. Monitor whether an abnormality that could lead to a collision with W has occurred.
  • the control device 4 may control the interval adjustment system 14 so as to stop applying the force F2.
  • the interval adjusting system 14 applies an appropriate force F2 when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, the interval adjusting system 14 does not change the force F2 as it is. May continue to be given. Even in this case, as long as the applying device 6 applies the force F1, the possibility that the beam irradiation device 1 moves under its own weight so as to approach the sample W is relatively small.
  • the applying device 6 applies the force F ⁇ b> 1 to the flange member 13.
  • the applying device 6 applies a force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1 through the flange member 13. That is, the applying device 6 applies a force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1 to separate the beam irradiation device 1 from the sample W.
  • the applying device 6 may apply the force F ⁇ b> 1 to an arbitrary part of the beam irradiation device 1.
  • the applying device 6 may apply the force F ⁇ b> 1 to the beam irradiation device 1 without using the flange member 13.
  • the applying device 6 may apply the force F ⁇ b> 1 to an arbitrary member connected to the beam irradiation device 1.
  • the applying device 6 applies the force F1 to both the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12.
  • the applying device 6 applies a force F1 to both the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12, and separates both the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 from the sample W.
  • the applying device 6 applies a force F1 to one of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12, while applying a force F1 to the other of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12. It does not have to be.
  • the applying device 6 may apply the force F1 to the beam optical system 11 to separate both the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 from the sample W.
  • the applying device 6 may apply the force F ⁇ b> 1 to the differential exhaust system 12 to separate both the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 from the sample W.
  • the applying device 6 applies a force F ⁇ b> 1 to one of the beam optical system 11 and the differential pumping system 12 to separate either the beam optical system 11 or the differential pumping system 12 from the sample W.
  • the sample W may not be separated from the other of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 without applying the force F1 to the other of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12.
  • the force F1 is applied to the differential pumping system 12 to separate the differential pumping system 12 and the sample W
  • the beam optical system 11 and the sample W are not separated without applying the force F1 to the beam optical system 11.
  • An example of a scanning electron microscope is described in a sixth modification described later.
  • the applying device 6 is in the same direction as the movement direction of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12, in other words, the same axis as the axis along which the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 move.
  • a force F1 is applied along.
  • the positioning accuracy in the moving direction of the beam optical system 11 and the differential exhaust system 12 is improved. There is an advantage that can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the scanning electron microscope SEMa in the first modification.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the force F1 applied by the applying device 6 in the first modification.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W under a situation where an abnormality in which the distance D cannot be adjusted in the first modification has occurred in the distance adjustment system 14.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those included in the above-described scanning electron microscope SEM, and detailed description thereof is omitted. Also in the second and subsequent modifications to be described later, the same reference numerals are assigned to the same components as those already described, and the detailed description thereof is omitted.
  • the scanning electron microscope SEMa is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that the vertical relationship between the support member 32 and the flange member 13 is inverted.
  • the scanning electron microscope SEMa includes the above-described scanning electron microscope SEM in which the flange member 13 is disposed below the support member 32 in that the flange member 13 is disposed above the support member 32. Is different.
  • the scanning electron microscope SEMa has the above-described scanning electron microscope SEM in which the flange member 13 is disposed below the support member 32 in that the support member 32 is closer to the sample W than the flange member 13. Is different.
  • the scanning electron microscope SEMa includes the above-described scanning electron microscope SEM in which the applying device 6 is fixed to the lower surface of the support member 32 in that the applying device 6 is fixed to the upper surface of the supporting member 32. Is different. Further, the scanning electron microscope SEMa has a flange on the lower surface of the support member 32 via the spacing adjustment system 14 in that the lower surface of the flange member 13 is connected to the upper surface of the support member 32 via the spacing adjustment system 14. This is different from the above-described scanning electron microscope SEM in which the upper surface of the member 13 is connected. The other structure of the scanning electron microscope SEMa may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6 applies a force F1a to the beam irradiation device 1 instead of the force F1 described above.
  • the applying device 6 applies a force F ⁇ b> 1 a to the flange member 13 disposed above the applying device 6 (particularly, the lower surface of the flange member 13). That is, the applying device 6 uses a force acting to push the flange member 13 upward from below the flange member 13 (that is, a force acting to push the beam irradiation device 1 upward) as the force F1a.
  • Other characteristics of the force F1a may be the same as other characteristics of the force F1.
  • the interval adjustment system 14 applies a force F2a to the beam irradiation apparatus 1 instead of the force F2 described above.
  • the spacing adjustment system 14 applies a force F ⁇ b> 2 a to the flange member 13 disposed above the spacing adjustment system 14 (particularly, the lower surface of the flange member 13).
  • the distance adjusting system 14 pulls the flange member 13 downward from the flange member 13 or acts to pull the flange member 13 downward (that is, force acting to pull the beam irradiation device 1 downward
  • the force F2a is applied as a force that acts to pull the beam irradiation device 1 downward.
  • Other characteristics of the force F2a may be the same as other characteristics of the force F2.
  • the scanning electron microscope SEMa of the first modified example when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, as shown in FIG. Is moved upward by the force F1a. Therefore, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is appropriately prevented. That is, the scanning electron microscope SEMa of the first modified example can enjoy the same effects as the effects that the scanning electron microscope SEM can enjoy.
  • the support member 32 since the support member 32 is disposed below the flange member 13, the support member 32 can function as a stopper that restricts the beam irradiation device 1 from dropping downward.
  • the support member 32 restricts the beam irradiation apparatus 1 from falling. For this reason, if the flange member 13 is adjusted so as to contact the support member 32 before the beam irradiation apparatus 1 collides with the sample W, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is more appropriately prevented. . For example, if the distance between the flange member 13 and the support member 32 is adjusted to be less than the distance D, the flange member 13 contacts the support member 32 before the beam irradiation device 1 collides with the sample W. The collision between the beam irradiation device 1 and the sample W is more appropriately prevented.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the scanning electron microscope SEMb in the second modification.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the force F1b applied by the applying device 6 in the second modification.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W in a situation where an abnormality in which the distance D cannot be adjusted in the second modification has occurred in the distance adjustment system 14.
  • the scanning electron microscope SEMb is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that the stage device 2 is arranged above the beam irradiation device 1.
  • the beam irradiation apparatus 1 is disposed so as to emit the electron beam EB upward from the beam irradiation apparatus 1. That is, the beam irradiation apparatus 1 is disposed such that the differential exhaust system 12 is disposed above the beam optical system 11 and the emission surface 121LS faces upward.
  • the stage apparatus 2 is arranged so that the sample W can be held in a state where the surface WSu described above faces downward.
  • the surface plate 21 is disposed on a support surface SC such as a ceiling, for example.
  • the surface plate 21 may be supported by a support member extending from a support surface SF such as a floor or a support surface SC such as a ceiling.
  • the stage 22 is disposed below the surface plate 21.
  • the stage 22 holds the sample W on the lower side of the stage 22 with the above-described surface WSu facing downward.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMb may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6 applies a force F1b to the beam irradiation device 1 instead of the force F1 described above. Specifically, as shown in FIG. 10, the applying device 6 pushes the force that acts to push the flange member 13 downward from above the flange member 13 (that is, pushes the beam irradiation device 1 downward). Is applied as force F1b. The applying device 6 applies a force acting in the direction of gravity as the force F1b. Other characteristics of the force F1b may be the same as other characteristics of the force F1.
  • the interval adjusting system 14 applies a force F2b to the beam irradiation device 1 instead of the force F2 described above.
  • the gap adjusting system 14 is configured to pull or pull the flange member 13 upward from above the flange member 13 (that is, move the beam irradiation device 1 upward).
  • a force acting to pull the beam irradiation device 1 or a force acting to pull the beam irradiation device 1 upward is applied as the force F2b.
  • the interval adjusting system 14 applies a force acting in a direction against the direction of gravity as a force F2b.
  • Other characteristics of the force F2a may be the same as other characteristics of the force F2.
  • the scanning electron microscope SEMb of the second modified example when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, as shown in FIG. Moves downward by the force F1b. Therefore, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is appropriately prevented. That is, the scanning electron microscope SEMb of the second modified example can enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM.
  • the support member 32 is closer to the sample W than the flange member 13 as in the scanning electron microscope SEMa of the first modified example.
  • the support member 32 can function as a stopper that restricts the upward movement of the beam irradiation apparatus 1. Therefore, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is more appropriately prevented.
  • the flange member 13 may be closer to the sample W than the support member 32.
  • the force F1b applied by the applying device 6 in the second modification is a force acting in the direction of gravity.
  • the gravity acting on the beam irradiation apparatus 1 is equivalent to a force acting so as to separate the beam irradiation apparatus 1 from the sample W.
  • the scanning electron microscope SEMb separates the beam irradiation apparatus 1 and the sample W from gravity acting on the beam irradiation apparatus 1 in addition to or instead of the force F1b applied by the application apparatus 6. It may be used as a force.
  • the scanning electron microscope SEMb uses a scanning type in the case where gravity acting on the beam irradiation device 1 is used as a force separating the beam irradiation device 1 and the sample W instead of the force F1b applied by the applying device 6.
  • the electron microscope SEMb may not include the applying device 6.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structure of a scanning electron microscope SEMc in the third modification.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the force F1c applied by the applying device 6c in the third modification.
  • the scanning electron microscope SEMc applies a force F1c to the stage 22 in place of the applying device 6 that applies the force F1 to the beam irradiation device 1 as compared with the scanning electron microscope SEM described above. This is different in that it includes an applying device 6c.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMc may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6 c is fixed to a support member 33 c connected to the support leg 31.
  • the applying device 6c can apply the force F1c to the stage 22 while being fixed to the support member 33c.
  • the applying device 6 c is fixed to the lower surface of the support member 33 c disposed above the stage 22.
  • the applying device 6c can apply the force F1c to the stage 22 positioned below the support member 33c.
  • the arrangement position of the applicator 6c shown in FIG. 12 is only an example. For this reason, the applying device 6 c may be disposed at any position where the force F ⁇ b> 1 c can be applied to the stage 22.
  • the applying device 6c includes a surface plate 21, support legs 31, a support surface SF such as a floor, a member fixed to the support surface SF, a support surface SC such as a ceiling surface (not shown), and a member fixed to the support surface SC. Or, it may be arranged on any other member. As with the applying device 6, the applying device 6c applies the force F1c without using the power supplied from the power source. Other features of the applying device 6c may be the same as the other features of the applying device 6 described above.
  • the applying device 6c applies a force acting so as to separate the beam irradiation device 1 and the sample W as a force F1c.
  • the sample W is disposed below the beam irradiation apparatus 1.
  • the applying device 6c applies a force acting to push or pull the stage 22 downward as a force F1c.
  • the applying device 6 c applies the force F ⁇ b> 1 c to the stage 22 disposed below the applying device 6 c.
  • the applying device 6c applies a force acting to push the stage 22 downward from above the stage 22 as a force F1c.
  • the applying device 6c applies a force acting in the direction of gravity as the force F1c.
  • the scanning electron microscope SEMc applies the gravity acting on the stage 22 and the sample W in addition to or instead of the force F1c applied by the applying device 6c.
  • the acting gravity may be used as a force for separating the beam irradiation apparatus 1 and the sample W from each other.
  • Other characteristics of the force F1c may be the same as the other characteristics of the force F1 described above.
  • the stage drive system 23 moves the stage 22 in a state where the applying device 6c applies the force F1c to the stage 22.
  • the applying device 6c continues to apply the force F1c to the stage 22 even while the stage drive system 23 moves the stage 22.
  • the applying device 6c continues to apply the force F1c to the stage 22 even when the stage 22 moves to a desired position and the interval D becomes the desired interval D_target.
  • the applying device 6c includes an elastic member such as a spring
  • the elastic member is configured so that the elastic member continues to apply the force F1c to the stage 22 even when the interval D becomes the desired interval D_target. (For example, at least one of a spring constant and a length) is set.
  • the stage drive system 23 does not apply any force acting in the Z-axis direction to the stage 22 under the situation where the applying device 6c applies the force F1c to the stage 22, the stage 22 There is a possibility that the distance D is shifted from the desired distance D_target by moving downward. This is because, as described above, an anti-vibration device (not shown) is disposed between the stage 22 and the surface plate 21, and therefore the possibility that the stage 22 moves downward is not zero. Therefore, in the third modification, the stage drive system 23 applies the force F3c acting in the direction opposite to the direction in which the force F1c acts during the period in which the applying device 6c applies the force F1c to the stage 22. The stage 22 is moved while being applied. In the example shown in FIGS.
  • the stage drive system 23 applies a force acting in the direction against the direction of gravity as the force F3c. That is, the stage drive system 23 applies a force that acts to push out or pull the stage 22 upward as a force F3c.
  • the beam irradiation apparatus 1 is applied.
  • the sample W may move downward and the distance D may increase.
  • the force F3c is applied so that the force F1c combined with the gravity acting on the stage 22 and the sample W is smaller than the force F3c
  • the sample W is applied to the beam irradiation apparatus 1.
  • the interval adjustment system 14 may adjust the interval D without using the force F2 described above.
  • the interval adjusting system 14 may adjust the interval D using a force that acts to pull the beam irradiation device 1 upward.
  • the interval adjusting system 14 may adjust the interval D using a force that acts to push the beam irradiation device 1 downward (that is, the force F2 described above).
  • the applying device 6c applies the force F1c to the stage 22 in this manner, when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W occurs, Collisions can be prevented appropriately. Specifically, even after an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, the force F1c acting on the stage 22 to separate the beam irradiation apparatus 1 and the sample W from each other. Is granted. Therefore, even if an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W occurs, the possibility that the stage 22 moves upward (that is, the sample W moves upward) is relatively small. .
  • the scanning electron microscope SEMc of the third modified example can enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6c applies the force F1c to the stage 22 that holds the sample W.
  • the purpose of applying the force F1c to the stage 22 is to prevent a collision between the sample W held by the stage 22 and the beam irradiation apparatus 1.
  • the applying device 6c may apply the force F1c to the sample W. Even in this case, the collision between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 is prevented.
  • the application of the force F1c to the stage 22 holding the sample W is substantially equivalent to the application of the force F1c to the sample W indirectly.
  • the scanning electron microscope SEMc may also include an applying device 6 that applies the force F1 to the beam irradiation device 1 in addition to the applying device 6c that applies the force F1c to the stage 22. In this case, the collision between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 is more appropriately prevented.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a structure of a scanning electron microscope SEMd in the fourth modification.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the force F1d applied by the applying device 6c in the fourth modification.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a positional relationship between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W under a situation in which an abnormality in which the interval D cannot be adjusted in the fourth modification has occurred in the interval adjustment system 14.
  • the scanning electron microscope SEMd differs from the scanning electron microscope SEMc of the third modification described above in that the stage device 2 is arranged above the beam irradiation device 1. Yes. That is, in the scanning electron microscope SEMd, the stage device 2 is disposed above the beam irradiation device 1 in the same manner as the scanning electron microscope SEMb of the second modification described above. In this case, as in the second modification, the beam irradiation device 1 is arranged so as to emit the electron beam EB upward from the beam irradiation device 1, and the stage device 2 is in a state where the surface WSu faces downward. The sample W is arranged so that it can be held. Other structures of the scanning electron microscope SEMd may be the same as those of the scanning electron microscope SEMb of the second modification and the scanning electron microscope SEMc of the third modification.
  • the applying device 6c applies a force F1d to the stage 22 instead of the force F1c described above. Specifically, as illustrated in FIG. 15, the applying device 6 c applies a force that acts to push or pull the stage 22 upward from below the stage 22 as a force F1d. The applying device 6c applies a force acting in a direction against the direction of gravity as the force F1d. Other characteristics of the force F1d may be the same as other characteristics of the force F1c.
  • the stage drive system 23 applies a force F3d to the stage 22 instead of the force F3c described above. Specifically, as shown in FIG. 15, the stage drive system 23 applies a force that acts to push the stage 22 downward as a force F3d. The stage drive system 23 applies a force acting in the direction of gravity as a force F3d. Other characteristics of force F3d may be the same as other characteristics of force F3c.
  • the scanning electron microscope SEMd of the fourth modified example can enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the scanning electron microscope SEMc of the third modified example described above.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of the scanning electron microscope SEMe in the fifth modification.
  • the scanning electron microscope SEMe is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that the applying device 6 may not be provided.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMe may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6 described above is a device for applying the force F1 to the beam irradiation device 1.
  • the interval adjusting system 14 can also apply a force (for example, a force for adjusting the interval D) to the beam irradiation apparatus 1.
  • the scanning electron microscope SEMe applies the above-described force F1 to the beam irradiation apparatus 1 using the interval adjustment system 14 instead of (or in addition to) the applying apparatus 6.
  • the interval adjustment system 14 sets the interval D to the desired interval D_target.
  • the interval D is adjusted.
  • the interval adjustment system 14 applies a force F1 to the beam irradiation apparatus 1 to thereby cause the beam irradiation apparatus 1 and the sample to collide. Release W.
  • the scanning electron microscope SEMe that does not include the applying device 6, the collision between the beam irradiation device 1 and the sample W can be appropriately prevented as in the above-described scanning electron microscope SEM. That is, the scanning electron microscope SEMe of the fifth modified example can enjoy the same effects as the effects that can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6c applies the force F1c or F1d to the stage 22.
  • the stage drive system 23 can also apply a force (for example, a force for moving the stage 22) to the stage 22.
  • the scanning electron microscope SEMe uses the stage driving system 23 in addition to or instead of applying the force F1 to the beam irradiation apparatus 1 using the interval adjustment system 14, and applies the force F1c or F1d described above. It may be given to the stage 22. Specifically, when there is no abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W, the stage drive system 23 moves the stage 22 so that the stage 22 is positioned at a desired position.
  • the stage drive system 23 applies a force F1c or F1d to the stage 22 to thereby apply the beam irradiation apparatus 1 and the sample. W may be separated. Even in this case, the collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W is appropriately prevented.
  • each of the interval adjustment system 14 and the stage drive system 23 used as an apparatus for applying the force F1 in place of the applying apparatus 6 applies the force using the power supplied from the power source as described above.
  • the scanning electron microscope SEMe is substantially a scanning electron equipped with an applying device that can apply the force F1 using the power supplied from the power source (that is, the force F1 can be applied electrically). It is equivalent to a microscope.
  • the applying device 6 applies the force F1 without using the power supplied from the power source.
  • the applying device 6 may apply the force F1 using the power supplied from the power source. That is, the applying device 6 applies the force F1 non-electrically in the above description, but may apply the force F1 electrically.
  • the applying device 6 may apply a Coulomb force (that is, an electrostatic force) acting between at least two electrodes as the force F1 using electric power supplied from a power source.
  • the applying device 6 may include at least two electrodes.
  • the applying device 6 applies a Lorentz force (that is, electromagnetic force) acting between a magnet (for example, a permanent magnet or an electromagnet) and a coil as a force F1 using electric power supplied from a power source. May be.
  • the applying device 6 may include a magnet and a coil. Note that when the applying device 6 electrically applies the force F1, power supplied from a power source different from the power source may be used.
  • the different power source may be a primary battery, a secondary battery, a capacitor, or the like.
  • the applying device 6 when the applying device 6 applies the force F1 using the power supplied from the power source, the state of the applying device 6 is easily between a state where the force F1 is applied and a state where the force F1 is not applied. Can be switched to.
  • the applying device 6 may apply the force F1 when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W occurs.
  • the applying device 6 may not apply the force F1 when there is no abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope SEMf in the sixth modification.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of the beam irradiation apparatus 1f provided in the scanning electron microscope SEMf in the sixth modification.
  • the scanning electron microscope SEMf has a beam irradiation apparatus 1 in which a beam optical system 11 and a differential pumping system 12 are integrated as compared with the above-described scanning electron microscope SEM. Instead, the beam optical system 11f and the differential pumping system 12f are different from each other in that a beam irradiation device 1f is provided (that is, not integrated).
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMf may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the beam irradiation device 1 f is different from the beam optical system 11 described above in that it includes a beam optical system 11 f instead of the beam optical system 11.
  • the beam optical system 11 f differs from the beam optical system 11 in that a flange member 161 f extending outward from the outer surface of the housing 111 is formed on the housing 111. Further, the beam optical system 11 f is different from the beam optical system 11 supported through the flange member 13 in that the beam optical system 11 f is supported without through the flange member 13.
  • the beam optical system 11f is supported in a state of being suspended via a suspension member on a support surface SC such as a ceiling. However, the beam optical system 11f may be supported by other support methods.
  • the other structure of the beam optical system 11 f may be the same as that of the beam optical system 11.
  • the beam irradiation device 1 f is different from the beam optical system 11 described above in that it includes a differential exhaust system 12 f instead of the differential exhaust system 12.
  • the differential exhaust system 12f is different from the above-described differential exhaust system 12 in that the side wall member 122 may not be provided.
  • the flange member 13 is formed on the outer surface of the vacuum forming member 121.
  • the other structure of the differential exhaust system 12f may be the same as that of the differential exhaust system 12.
  • the lower surface of the flange member 161f and the upper surface of the flange member 13 are connected via a cylindrical bellows 162f.
  • the bellows 162f surrounds the space SPf between the casing 111 of the beam irradiation apparatus 1f and the vacuum forming member 121 of the differential exhaust system 12f, and ensures the airtightness of the space SPf.
  • This space SPf communicates with the beam passage space SPb2.
  • the space SPf is evacuated and decompressed by the vacuum pump 51 together with the beam passage space SPb2. Therefore, it can be said that the bellows 162f is a member for ensuring the airtightness of the beam passage space SPb2 (in other words, maintaining the degree of vacuum of the beam passage space SPb2).
  • the bellows 162f is also a member for moving the differential exhaust system 12f separately from the beam optical system 11f.
  • the interval adjustment system 14 moves the differential exhaust system 12f in order to adjust the interval D.
  • the differential exhaust system 12f and the beam optical system 11f are connected by an elastic bellows 162f, the force for moving the differential exhaust system 12f is transmitted to the beam optical system 11f before the bellows. Absorbed by 162f. Accordingly, the interval adjusting system 14 can adjust the interval D by moving the differential exhaust system 12f without moving the beam optical system 11f.
  • the interval adjusting system 14 may adjust the interval D by moving the beam optical system 11f in addition to the differential exhaust system 12f.
  • the applying device 6 applies a force F1 to the differential exhaust system 12f to which the flange member 13 is connected.
  • the force F1 applied to the differential exhaust system 12f is absorbed by the bellows 162f before being transmitted to the beam optical system 11f. Therefore, the applying device 6 can apply the force F1 to the differential exhaust system 12f without applying the force F1 to the beam optical system 11f. Even in this case, the collision between the differential evacuation system 12f closer to the sample W than the beam optical system 11f and the sample W is appropriately prevented. That is, the scanning electron microscope SEMf of the sixth modified example can enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM.
  • the applying device 6 may apply the force F1 to the beam optical system 11f in addition to or instead of the differential exhaust system 12f. That is, the applying device 6 applies the force F1 to the beam optical system 11f with or without applying the force F1 to the differential exhaust system 12f, and at least one of the beam optical system 11f and the differential exhaust system 12f.
  • the sample W may be separated.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of the scanning electron microscope SEMg in the seventh modification.
  • the scanning electron microscope SEMg is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that it includes a pressure gauge 17g.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMg may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the pressure gauge 17g is a measuring device that can measure the pressure in the space between the beam irradiation device 1 and the sample W (in particular, the vacuum region VSP including the beam passage space SPb3).
  • the measurement result of the pressure gauge 17g (that is, the pressure in the vacuum region VSP) is output to the control device 4.
  • the control device 4 determines whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W has occurred.
  • the pressure in the vacuum region VSP may change due to the change in the distance D between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W.
  • the pressure in the vacuum region VSP may decrease as the interval D decreases.
  • the control device 4 leads to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W when the pressure in the vacuum region VS falls below a predetermined second lower limit that can be accepted as the pressure in the vacuum region VS. It may be determined that a possible abnormality has occurred.
  • an abnormality that falls below a predetermined second lower limit allowable as the pressure in the vacuum region VS may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W. It is an example of a characteristic abnormality.
  • the scanning electron microscope SEMg according to the seventh modified example can enjoy the same effects that the scanning electron microscope SEM can enjoy.
  • the pressure gauge 17g may measure the pressure of at least one of the beam passage spaces SPb1 and SPb2b in addition to or instead of measuring the pressure in the vacuum region VSP. Furthermore, since the beam passage space SPb3 is exhausted by differential exhaust, the pressure of the beam passage space SPb3 (that is, the pressure in the vacuum region VSP) depends on the pressure of the space in the differential exhaust pipe 125. It can change. For this reason, the pressure gauge 17g may measure the pressure in the space in the differential exhaust pipe 125 in addition to or instead of measuring the pressure in the vacuum region VSP.
  • the scanning electron microscope SEMg may include an air microsensor that measures a pressure by flowing a gas into a space to be measured for pressure in addition to or instead of the pressure gauge 17g.
  • an abnormality that occurs in the pressure gauge 17g may be used as an example of an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W.
  • An example of an abnormality that occurs in such a pressure gauge 17g is an abnormality that makes it impossible for the pressure gauge 17g to measure the pressure in the vacuum region VSP.
  • the pressure gauge 17g normally operates using electric power supplied from a power source. For this reason, if the supply of power from the power supply is stopped, the pressure gauge 17g cannot measure the pressure in the vacuum region VSP.
  • an abnormality occurring in the pressure gauge 17g the supply of electric power for operating the pressure gauge 17g is stopped (or the supply of electric power for operating the pressure gauge 17g is stopped by the control device 4 or others. Detected by the abnormality detection device).
  • the pressure gauge 17g itself has failed (for example, a member or a part constituting the pressure gauge 17g has failed)
  • the supply of power for operating the pressure gauge 17g is stopped. Even without this, the pressure gauge 17g cannot measure the pressure in the vacuum region VSP.
  • an example of an abnormality that occurs in the pressure gauge 17g is an abnormality that the pressure gauge 17g itself fails (or that the control device 4 or other abnormality detection device detects that the pressure gauge 17g itself has failed).
  • an abnormality that occurs in the pressure gauge 17g there is an abnormality in which the measurement result of the pressure gauge 17g cannot be output to the control device 4 (that is, the measurement result of the pressure gauge 17g is interrupted).
  • An example of an abnormality that occurs in the pressure gauge 17g is an abnormality in which the control apparatus 4 or other abnormality detection device detects that the measurement result of the pressure gauge 17g cannot be output to the control apparatus 4.
  • an abnormality that occurs in the pressure gauge 17g there is an abnormality in which a signal related to the measurement result of the pressure gauge 17g changes in the middle of reaching the control device 4.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope SEMh in the eighth modification.
  • FIGS. 22 and 23 is a cross-sectional view showing a structure of a beam irradiation apparatus 1h included in the scanning electron microscope SEMh in the eighth modification.
  • an opening / closing member for example, a valve
  • an opening / closing member for example, a valve
  • the pipe 125 is different in that an opening / closing member (for example, a valve) 182h capable of opening and closing the pipe 125 is disposed.
  • the open / close members 181 h and 182 h can open and close the pipes 117 and 125, respectively, under the control of the control device 4.
  • control device 4 controls the open / close members 181h and 182h to close the pipes 117 and 125 when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W occurs.
  • the control device 4 controls the open / close members 181h and 182h to close the pipes 117 and 125 when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W occurs.
  • the control device 4 controls the open / close members 181h and 182h to close the pipes 117 and 125 when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W occurs.
  • the pipe 117 When the pipe 117 is closed, the exhaust of the beam passage spaces SPb1 to SPb3 by the vacuum pump 51 is interrupted.
  • the pipe 125 is closed, exhaust of the space around the beam passage space SPb3 by the vacuum pump 52 (that is, exhaust of the beam passage space SPb3 by differential exhaust) is interrupted.
  • the eighth modification when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W occurs, a vacuum region formed between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W is formed. VSP disappears.
  • the vacuum region VSP continues to be formed, it acts on the surface WSu of the sample W facing the vacuum region VSP. Due to the negative pressure, a portion of the sample WSu that faces the vacuum region VSP may be drawn toward the vacuum region VSP.
  • the portion of the sample WSu that faces the vacuum region VSP is drawn upward so as to approach the beam irradiation device 1h.
  • the vacuum region VSP disappears, there is no possibility that the portion of the sample WSu that faces the vacuum region VSP is drawn upward so as to approach the beam irradiation apparatus 1h.
  • the pipes 117 and 125 are closed when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W occurs, whereby the beam irradiation apparatus 1h and the sample W are closed. Collisions are further prevented.
  • the scanning electron microscope SEMh is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that a beam irradiation apparatus 1h is provided instead of the beam irradiation apparatus 1.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMh may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • the beam irradiation apparatus 1h differs from the beam irradiation apparatus 1 described above in that it includes blocking members 183h and 184h that can be inserted into and removed from the path of the electron beam EB in the beam passage space SPb1.
  • Each of the blocking members 183h and 184h is a member capable of blocking (that is, not allowing the electron beam EB to be blocked) without using an electric force (that is, non-electrically).
  • each of the blocking members 183h and 184h may be made of a high magnetic permeability material (or an insulator) through which the electron beam EB cannot pass.
  • the scanning electron microscope SEMh may include a blocking device capable of electrically blocking the electron beam EB (that is, not allowing it to pass) in addition to or instead of at least one of the blocking members 183h and 184h.
  • the scanning electron microscope SEMh includes a capturing device that electrically captures charged particles constituting the electron beam EB (for example, a capturing device including a Faraday cup and a deflecting device that deflects the electron beam EB toward the Faraday cup). ) As a shut-off device.
  • the respective states of the blocking members 183h and 184h can be switched between a state inserted into the electron beam EB path and a state not inserted into the electron beam EB path under the control of the control device 4. is there. Specifically, when there is no abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W, the control device 4 sets each of the blocking members 183h and 184h as shown in FIG. A drive system (not shown) that can move the blocking members 183h and 184h is controlled so that the state is not inserted into the path of the electron beam EB. As a result, the sample W is irradiated with the electron beam EB through the beam passage spaces SPb1 to SPb3 which are vacuum spaces.
  • the control device 4 has an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W.
  • the blocking members 183h and 184h are not movable so that the respective states of the blocking members 183h and 184h are inserted into the path of the electron beam EB.
  • the drive system shown is controlled. As a result, the path of the electron beam EB and the vacuum region VSP are interrupted. Therefore, the sample W is not irradiated with the electron beam EB through the beam passage spaces SPb1 to SPb3.
  • the blocking members 183h and 184h are inserted into the path of the electron beam EB without using an electric force (that is, non-electrically), and the beam passing space SPb1 (that is, the inside of the beam irradiation apparatus 1).
  • the member which can seal at least one part of (space) may be sufficient.
  • the scanning electron microscope SEMh may include a sealing device capable of sealing at least a part of the beam passage space SPb1 using an electric force in addition to or instead of at least one of the blocking members 183h and 184h. Good.
  • the blocking members 183h and 184h may be members that can seal the space portion surrounded by the blocking members 183h and 184h in the beam passage space SPb1 in a state where the blocking members 183h and 184h are inserted in the path of the electron beam EB.
  • the degree of vacuum in at least a part of the beam passage space SPb1 is maintained.
  • the blocking members 183h and 184h cover at least a part of the space where the electromagnetic lens 114, the objective lens 115, and the electron detector 116 are present in the beam passage space SPb1 in a state where the blocking members 183h and 184h are inserted in the path of the electron beam EB. It may be a sealable member. For this reason, the blocking members 183h and 184h may be arranged such that the electromagnetic lens 114, the objective lens 115, and the electron detector 116 exist in the space surrounded by the blocking members 183h and 184h.
  • the blocking members 183h and 184h are members that can seal at least a part of the beam passage space SPb1
  • the blocking members 183h and 184h are inserted into the path of the electron beam EB.
  • the exhaust of the beam passage spaces SPb2 and SPb3 by the vacuum pump 51 is also substantially interrupted. That is, even if the opening / closing member 181h does not close the pipe 117, the vacuum region VSP formed in the beam passage space SPb3 disappears. For this reason, the beam irradiation apparatus 1h may not include the opening / closing member 181h.
  • the controller 4 controls the vacuum pumps 51 and 52 in addition to or instead of controlling the open / close members 181h and 182h. May be stopped. Even in this case, the vacuum region VSP formed between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W disappears. For this reason, the collision between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W is further prevented.
  • the control device 4 stops the electron gun 113 in addition to or instead of controlling the blocking members 183h and 184h when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W has occurred. May be. Even in this case, the sample W is not irradiated with the electron beam EB through the beam passage spaces SPb1 to SPb3.
  • the scanning electron microscope SEMh may not include the applying device 6. Even in this case, when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W occurs, the opening / closing members 181h and 182h and / or the blocking members 183h and 184h remove the beam from the beam passage space SPb1. If the exhaustion of SPb3 is interrupted, the vacuum region VSP disappears, so that the collision between the beam irradiation device 1h and the sample W can be prevented accordingly.
  • the scanning electron microscope SMi in the ninth modification differs from the above-described scanning electron microscope SEM in that it includes a beam irradiation device 1 i instead of the beam irradiation device 1.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMe may be the same as that of the scanning electron microscope SEM.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing the structure of a beam irradiation apparatus 1i according to a ninth modification.
  • the beam irradiation apparatus 1i differs from the beam irradiation apparatus 1 described above in that a gas supply hole 126i is formed on the emission surface 121LS of the vacuum forming member 121.
  • the other structure of the beam irradiation apparatus 1 i may be the same as that of the beam irradiation apparatus 1.
  • the gas supply hole 126 i is formed so as to surround the beam injection port 1232 and the exhaust groove 124.
  • a plurality of gas supply holes 126i may be formed so as to be discretely arranged in a discrete arrangement pattern on the emission surface 121LS.
  • a plurality of gas supply holes 126i may be formed so as to be annularly arranged on the emission surface 121LS.
  • the gas supply holes 126i may be formed so as to be continuously distributed in a continuous distribution pattern on the emission surface 121LS.
  • an annular gas supply hole 126i may be formed in the emission surface 121LS.
  • the scanning electron microscope SEMi is provided in the gas supply hole 126i through a pipe 127i formed in the vacuum forming member 121 (and further, if necessary, the side wall member 122) so as to communicate with the gas supply hole 126i.
  • a gas supply device 7 prepared outside the scanning electron microscope SMi is connected.
  • the gas supply device 7 supplies gas to the gas supply hole 126i through the pipe 127i.
  • the gas may be, for example, at least one of air, CDA (Clean Dry Air), and inert gas.
  • An example of the inert gas is at least one of nitrogen gas and argon gas.
  • the gas may be a gas containing a predetermined amount or less of water vapor.
  • the gas supply hole 126i supplies (for example, ejects) the gas supplied from the gas supply device 7 toward the space around the vacuum region VSP (that is, the space around the beam passage space SPb3).
  • the gas supplied toward the space around the vacuum region VSP functions as an air curtain that prevents the entry of unnecessary substances into the vacuum region VSP. That is, the gas supplied toward the space around the vacuum region VSP functions as an air curtain that prevents entry of unnecessary substances into the beam passage space SPb3 included in the vacuum region VSP.
  • appropriate irradiation of the electron beam EB is less likely to be hindered by unnecessary substances that have entered the beam passage space SPb3 from the outside of the beam passage space SPb3.
  • the beam irradiation apparatus 1i can appropriately irradiate the sample W with the electron beam EB.
  • the unnecessary substance is a substance that prevents appropriate irradiation of the electron beam EB. Examples of unnecessary substances include water vapor (that is, gaseous water molecules) and resist-derived outgas.
  • the gas supplied toward the space around the vacuum region VSP can also function as an air flow for causing the beam irradiation device 1i to float with respect to the sample W.
  • the gas supplied from the gas supply hole 126i the beam irradiation device 1i is prevented from approaching the sample W due to the pressure of the fluid called the gas supplied from the gas supply hole 126i.
  • the collision between the beam irradiation apparatus 1i and the sample W is further prevented as compared with the case where the gas is not supplied from the gas supply hole 126i.
  • the gas supply device 7 is under the control of the control device 4, a supply state in which gas is supplied to the gas supply hole 126 i through the pipe 127 i, and a non-supply state in which gas is not supplied to the gas supply hole 126 i through the pipe 127 i. May be switchable between.
  • the control device 4 supplies the gas supply device such that the gas is supplied to the gas supply hole 126i through the pipe 127i when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1h and the sample W occurs. 7 may be controlled.
  • the control device 4 does not supply the gas to the gas supply hole 126i via the pipe 127i.
  • the supply device 7 may be controlled. Also in this case, the collision between the beam irradiation device 1i and the sample W is further prevented as compared with the case where no gas is supplied from the gas supply hole 126i.
  • the scanning electron microscope SEMi may not include the applying device 6. Even in this case, if a gas is supplied from the gas supply hole 126i at least when an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1h and the sample W occurs, the beam irradiation apparatus 1h and the sample W Can be prevented accordingly.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the stage 22j of the tenth modification.
  • the stage 22j includes a holding member 221j and a side wall member 222j.
  • the holding member 221j is a disk-shaped member (or other arbitrary shape) extending along the XY plane.
  • the holding member 221j is a member that holds the sample W with its holding surface (in the example shown in FIG. 25, a surface on the + Z side) HSj.
  • the side wall member 222j is a member adjacent to the outer edge of the holding member 221j.
  • the side wall member 222j is integrated with the holding member 221j, but may be a separate member from the holding member 221j.
  • the side wall member 222j is a member that surrounds the holding member 221j in plan view.
  • the side wall member 222j may be, for example, a member having an annular shape (or other arbitrary shape) in plan view.
  • the side wall member 222j is a member formed so as to protrude upward (that is, + Z side) from the holding member 221j.
  • the upper surface of the side wall member 222j (specifically, the surface facing the same side as the holding surface HSj and in the example shown in FIG. 25, the + Z side surface) OSj is higher than the holding surface HSj of the holding member 221j.
  • a recessed space surrounded by the holding member 221j and the side wall member 222j is formed in the stage 22j. The sample W is held by the holding member 221j while being accommodated in the recessed space.
  • the upper surface OSj of the side wall member 222j is less than the lower limit value Wh_min of the thickness of the sample W that is allowed by the standard (that is, the length in the Z-axis direction) relative to the holding surface HSj of the holding member 221j. It is located upward by a predetermined amount Wh_set1.
  • Wh_min the thickness of the sample W that is allowed by the standard (that is, the length in the Z-axis direction) relative to the holding surface HSj of the holding member 221j. It is located upward by a predetermined amount Wh_set1.
  • the thickness of the sample W is set to be within a range of 750 micrometers to 800 micrometers, so that JEIDA (Japan It is determined by the Electronics and Information Technology Industries (SE) standard or SEMI (Semiconductor Equipment and Material International) standard.
  • SE Electronics and Information Technology Industries
  • SEMI semiconductor Equipment and Material International
  • the lower limit value Wh_min is 750 micrometers. Therefore, the upper surface OSj of the side wall member 222j is positioned above the holding surface HSj of the holding member 221j by a predetermined amount Wh_set1 that is 750 micrometers or less. Thus, when the upper surface OSj of the side wall member 222j is aligned with the holding surface HSj of the holding member 221j, the beam irradiation apparatus 1 moves relative to the sample W as the stage 22j moves as shown in FIG. When moving (particularly, moving along the direction along the XY plane), collision between the beam irradiation device 1 and the side wall member 222j can be prevented.
  • the scanning electron microscope SEMj of the tenth modified example enjoys the same effect as that which can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM, but the collision (particularly, the side wall) between the beam irradiation apparatus 1 and the stage 22j. Collision with the member 222j) can be prevented appropriately.
  • the distance D between the emission surface 121LS and the surface WSu of the vacuum forming member 121 (that is, the distance D between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W in the Z-axis direction) is set to a desired distance D_target. Therefore, in a state in which the emission surface 121LS of the vacuum forming member 121 is above the upper surface OSj of the side wall member 222j, the interval D gradually decreases from the state larger than the desired interval D_target toward the desired interval D_target. As described above, at least one of the emission surface 121LS and the surface WSu may be moved in the Z-axis direction. At this time, even if an abnormality of the interval adjusting system 14 (as an example, an abnormality that generates the force F2 so as to narrow the interval D) occurs, the sample W is prevented from being damaged.
  • an abnormality of the interval adjusting system 14 as an example, an abnormality that generates the force F2 so as to narrow the interval D
  • the scanning electron microscope SEMj may not include the applying device 6.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the structure of the stage 22k of the eleventh modification.
  • the stage 22k includes a holding member 221k and a side wall member 222k.
  • the holding member 221k is a disk-shaped member (or other arbitrary shape) extending along the XY plane.
  • the holding member 221k is a member that holds the sample W with its holding surface (the surface on the + Z side in the example shown in FIG. 27) HSk.
  • the side wall member 222k is a member adjacent to the outer edge of the holding member 221k.
  • the side wall member 222k is a separate member from the holding member 221k.
  • the side wall member 222k is a member that surrounds the holding member 221k in a plan view. In order to surround the holding member 221k, the side wall member 222k may be, for example, a member having an annular shape (or other arbitrary shape) in plan view.
  • the side wall member 222k is movable along a direction (for example, Z-axis direction) intersecting the upper surface HSk of the holding member 221k.
  • the stage 22k includes, for example, a support member 223k disposed on the surface plate 21, and lift pins 224k that can move up and down along the direction intersecting the upper surface HSk with respect to the support member 223k. It has.
  • the lower surface of the side wall member 222k is connected to the upper part of the lift pin 224k. As a result, as the lift pin 224k moves up and down, the side wall member 222k moves up and down (that is, moves along the direction intersecting the upper surface HSk).
  • the side wall member 222k has a predetermined amount Wh_set2 in which the upper surface OSk of the side wall member 222k is less than the thickness Wh of the sample W held by the holding member 221k than the holding surface HSk of the holding member 221k. Move so that it is located above.
  • the predetermined amount Wh_set2 matches the thickness Wh of the sample W
  • the upper surface OSk of the side wall member 222k is positioned on the same plane as the upper surface (that is, the surface WSu) of the sample W.
  • the upper surface OSk of the side wall member 222k is positioned below the upper surface (that is, the surface WSu) of the sample W. For this reason, the position of the upper surface OSk of the side wall member 222k (particularly, the position in the direction intersecting the holding surface HSk) intersects the position (particularly, the holding surface HSk) of the surface WSu of the sample W held by the holding member 221k. It can be said that the position is changed according to the position in the direction.
  • the position of the side wall member 222k is changed so that the upper surface OSk of the side wall member 222k is positioned at the same height as or below the surface WSu of the sample W held by the holding member 221k.
  • the upper surface OSk of the side wall member 222k is smaller than 700 micrometers than the holding surface HSk of the holding member 221k. It is positioned above the fixed amount Wh_set2.
  • the side wall member 222k moves so that the upper surface OSk of the side wall member 222k is positioned above the holding surface HSk of the holding member 221k by a predetermined amount Wh_set2 smaller than 800 micrometers.
  • Wh_set2 a predetermined amount
  • the scanning electron microscope SEMk of the tenth modified example enjoys the same effect as that which can be enjoyed by the above-described scanning electron microscope SEM, but also the collision (particularly, the side wall) between the beam irradiation apparatus 1 and the stage 22k. Collision with the member 222k) can be prevented appropriately.
  • the distance D between the emission surface 121LS and the surface WSu of the vacuum forming member 121 (that is, the distance D between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W in the Z-axis direction) is set to a desired distance D_target. Therefore, in a state where the emission surface 121LS of the vacuum forming member 121 is above the upper surface OSk of the side wall member 222k, the distance D gradually decreases from the state where the distance D is greater than the desired distance D_target toward the desired distance D_target. As described above, at least one of the emission surface 121LS and the surface WSu may be moved in the Z-axis direction. At this time, even if an abnormality of the interval adjusting system 14 (as an example, an abnormality that generates the force F2 so as to narrow the interval D) occurs, the sample W is prevented from being damaged.
  • an abnormality of the interval adjusting system 14 as an example, an abnormality that generates the force F2 so as to narrow the interval D
  • the scanning electron microscope SEMj may not include the applying device 6.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning electron microscope SEMl of the twelfth modification.
  • the scanning electron microscope SEMl of the twelfth modified example is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that an optical microscope 17l is provided.
  • the other structure of the scanning electron microscope SEMl may be the same as the other structure of the scanning electron microscope SEM described above.
  • the optical microscope 17l is a device that can optically measure the state of the sample W (for example, the state of at least a part of the surface WSu of the sample W). That is, the optical microscope 17l is an apparatus that can optically measure the state of the sample W and acquire information about the sample W. In particular, the optical microscope 17l is capable of measuring the state of the sample W under an atmospheric pressure environment, and is therefore a beam irradiation apparatus 1 (particularly the electron detector 116) that measures the state of the sample W under a vacuum environment. Different.
  • the optical microscope 17l measures the state of the sample W before the beam irradiation apparatus 1 irradiates the sample W with the electron beam EB and measures the state of the sample W. That is, the scanning electron microscope SEMl measures the state of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 after measuring the state of the sample W using the optical microscope 17l.
  • the beam irradiation apparatus 1 sets the vacuum region VSP during the period when the optical microscope 17l measures the state of the sample W. It does not have to be formed.
  • the beam irradiation apparatus 1 forms a vacuum region VSP and irradiates the sample W with the electron beam EB.
  • the stage 22 may move so that the sample W is positioned at a position where the beam irradiation device 1 can irradiate the electron beam EB during the period in which the beam irradiation device 1 irradiates the sample W with the electron beam EB.
  • the stage 22 may move so that the position sample W where the optical microscope 17l can measure the state of the sample W is located.
  • the stage 22 may move between a position where the beam irradiation apparatus 1 can irradiate the electron beam EB and a position where the optical microscope 17l can measure.
  • the scanning electron microscope SEMl may measure the state of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 based on the measurement result of the state of the sample W using the optical microscope 17l. For example, the scanning electron microscope SEMl may first measure the state of a desired region in the sample W using the optical microscope 17l. After that, the scanning electron microscope SEMl uses the beam irradiation apparatus 1 based on the measurement result of the state of the desired region of the sample W using the optical microscope 17l (or the state of the desired region of the sample W). May be measured in different regions). In this case, a predetermined indicator that can be used for measuring the state of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 may be formed in a desired region of the sample W. As an example of the predetermined index object, for example, there is a mark (for example, at least one of a fiducial mark and an alignment mark) used for alignment between the sample W and the beam irradiation apparatus 1.
  • a mark for example, at least one of a fiducial
  • a fine uneven pattern is formed on the surface WSu of the sample W.
  • the sample W is a semiconductor substrate
  • an example of a fine uneven pattern is a resist pattern that remains on a semiconductor substrate after the semiconductor substrate coated with a resist is exposed by an exposure device and developed by a developing device. It is done.
  • the scanning electron microscope SEMl may first measure the state of the concavo-convex pattern formed in a desired region of the sample W using the optical microscope 17l.
  • the scanning electron microscope SEMl uses the beam irradiation apparatus 1 based on the measurement result of the state of the desired region of the sample W using the optical microscope 17l (that is, the measurement result of the state of the concavo-convex pattern formed in the desired region). May be used to measure the state of the concavo-convex pattern formed in the same desired region of the sample W.
  • the scanning electron microscope SEMl controls the characteristics of the electron beam EB so as to irradiate the electron beam EB optimal for the measurement of the uneven pattern based on the measurement result of the optical microscope 17l, and then the beam irradiation apparatus 1 May be used to measure the state of the concavo-convex pattern formed in the same desired region of the sample W.
  • the scanning electron microscope SEM1 of the twelfth modification can enjoy the same effects as those that can be enjoyed by the scanning electron microscope SEM.
  • the scanning electron microscope SEMl of the twelfth modified example more appropriately measures the state of the sample W using the electron beam EB than the scanning electron microscope of the comparative example that does not include the optical microscope 17l. be able to.
  • the scanning electron microscope SEMl measures the state of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 after measuring the state of the sample W using the optical microscope 17l.
  • the scanning electron microscope SEMl may perform the measurement of the state of the sample W using the optical microscope 17l and the measurement of the state of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 in parallel.
  • the scanning electron microscope SEMl may simultaneously measure the state of the desired region of the sample W using the optical microscope 17l and the beam irradiation apparatus 1.
  • the scanning electron microscope SEMl measures the state of the first region of the sample W using the optical microscope 17l and the second region of the sample W using the beam irradiation apparatus 1 (however, the second region is the first region). Measurement of the state of (different from) may be performed in parallel.
  • the scanning electron microscope SEMl may include an arbitrary measuring device capable of measuring the state of the sample W under an atmospheric pressure environment in addition to or instead of the optical microscope 17l.
  • An example of an arbitrary measurement device is a diffraction interferometer.
  • the diffraction interferometer splits light source light to generate measurement light and reference light, and irradiates the measurement light to the sample W to generate reflected light (or transmitted light or scattered light) and reference light.
  • Is a measurement device that detects an interference pattern generated by interference and measures the state of the sample W.
  • a scatterometer is mentioned as another example of arbitrary measuring devices.
  • the scatterometer is a measuring device that irradiates the sample W with measurement light, receives scattered light (diffracted light or the like) from the sample W, and measures the state of the sample W.
  • each of the scanning electron microscope SEMa of the first modification to the scanning electron microscope SEMk of the eleventh modification includes the optical microscope 17l. Good.
  • FIG. 29 is a sectional view showing the structure of a scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modification.
  • the scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modified example is different from the above-described scanning electron microscope SEM in that it includes a chamber 181m and an air conditioner 182m.
  • Other structures of the scanning electron microscope SEMm may be the same as the other structures of the scanning electron microscope SEM described above.
  • the chamber 181m accommodates at least the beam irradiation device 1, the stage device 2, and the support frame 3. However, the chamber 181m may not accommodate at least a part of the beam irradiation device 1, the stage device 2, and the support frame 3.
  • the chamber 181m may accommodate other components (for example, at least a part of the position measuring device 15, the control device 4, and the pump system 5) included in the scanning electron microscope SEMm.
  • the space outside the chamber 181m is, for example, an atmospheric pressure space.
  • a space inside the chamber 181m (that is, a space that accommodates at least the beam irradiation device 1, the stage device 2, and the support frame 3) is also an atmospheric pressure space, for example.
  • at least the beam irradiation device 1, the stage device 2, and the support frame 3 are disposed in the atmospheric pressure space.
  • the beam irradiation apparatus 1 forms a local vacuum region VSP in the atmospheric pressure space inside the chamber 181m.
  • the air conditioner 182m can supply gas (for example, at least one of the above-described inert gas and clean dry air) to the space inside the chamber 181m.
  • the air conditioner 182m can collect gas from the space inside the chamber 181m.
  • the air conditioner 182m collects the gas from the space inside the chamber 181m, so that the cleanliness of the space inside the chamber 181m is kept good.
  • the air conditioner 182m can control at least one of the temperature and humidity of the space inside the chamber 181m by controlling at least one of the temperature and humidity of the gas supplied to the space inside the chamber 181m.
  • Such a scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modified example can enjoy the same effects that the scanning electron microscope SEM can enjoy.
  • each of the scanning electron microscope SEMa of the first modified example to the scanning electron microscope SEML of the twelfth modified example may include the chamber 181m and the air conditioner 182m.
  • the sample W has such a large size that the vacuum region VSP can cover only a part of the surface WSu of the sample W.
  • the sample W has a vacuum region VSP of the surface WSu of the sample W. You may have a size small enough to cover the whole.
  • the sample W may have such a small size that the beam passing space SPb3 included in the vacuum region VSP can cover the entire surface WSu of the sample W. In this case, as shown in FIG.
  • the vacuum region VSP formed by the differential pumping system 12 covers the surface WSu of the sample W and / or faces (that is, contacts) the surface WSu of the sample W. , May cover at least part of the surface of the stage 22 (for example, the outer peripheral surface OS different from the holding surface HS that holds the sample W among the surfaces of the stage 22) and / or the surface of the stage 22 (for example, the outer periphery) May face at least part of the surface OS).
  • the outer peripheral surface OS typically includes a surface located around the holding surface HS.
  • FIG. 30 shows an example in which the scanning electron microscope SEM irradiates the electron beam EB to the sample W having a small size described in the fourteenth modification for convenience of explanation. It goes without saying that each of the scanning electron microscope SEMa to the scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modified example may also irradiate the sample W having a small size described in the fourteenth modified example with the electron beam EB. Absent.
  • the scanning electron microscope SEM is configured such that the interval D between the emission surface 121LS of the beam emission apparatus 1 and the surface WSu of the sample W becomes the desired interval D_target, and the emission surface 121LS and the stage 22 are used. At least one of the interval adjustment system 14 and the stage drive system 23 may be controlled so that the interval Do1 between the surface and the surface (for example, the outer peripheral surface OS) becomes the desired interval D_target.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing the stage 22 holding the sample W in the fifteenth modification
  • the holding surface HS and the outer peripheral surface OS have different heights (that is, , Different positions in the Z-axis direction).
  • FIG. 31 shows an example in which the holding surface HS is located at a position lower than the outer peripheral surface OS, but the holding surface HS may be located at a position higher than the outer peripheral surface OS.
  • the stage 22 is substantially a storage space in which the sample W is stored (that is, a space that is recessed so that the sample W can be stored). It can be said that is formed.
  • FIG. 31 shows an example in which the outer peripheral surface OS is positioned higher than the surface WSu of the sample W, but the outer peripheral surface OS may be positioned lower than the surface WSu, or the outer peripheral surface The OS may be located at the same height as the surface WSu.
  • FIG. 31 shows an example in which the scanning electron microscope SEM irradiates the electron beam EB to the sample W held on the holding surface HS having a different height from the outer peripheral surface OS described in the fifteenth modification for convenience of explanation.
  • each of the scanning electron microscope SEMa of the first modification to the scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modification also has a holding surface whose height is different from that of the outer peripheral surface OS described in the fifteenth modification.
  • the sample W held in the HS may be irradiated with the electron beam EB.
  • the sample W may have a size small enough to allow the vacuum region VSP to cover the entire surface WSu of the sample W.
  • the vacuum region VSP formed by the differential exhaust system 12 covers the surface WSu of the sample W and / or faces the surface WSu of the sample W. It may cover at least part of the surface (for example, outer peripheral surface OS) and / or face at least part of the surface (for example, outer peripheral surface OS) of the stage 22.
  • the sample W may have such a large size that the vacuum region VSP can cover only a part of the surface WSu of the sample W.
  • the vacuum region VSP formed by the differential exhaust system 12 covers a part of the surface WSu of the sample W and / or faces a part of the surface WSu of the sample W, while the surface of the stage 22 (for example, The outer peripheral surface OS) may not cover at least a portion and / or may not face at least a portion of the surface of the stage 22 (for example, the outer peripheral surface OS).
  • the scanning electron microscope SEM is configured such that the distance D between the emission surface 121LS and the surface WSu becomes the desired interval D_target, and the stage 121LS and the stage At least one of the interval adjustment system 14 and the stage drive system 23 may be controlled such that the interval Do1 between the surface 22 (for example, the outer peripheral surface OS) becomes the desired interval D_target.
  • the sample W is It may be covered. That is, the sample W may be irradiated with the electron beam EB in a state where the cover member 25 is disposed between the sample W and the beam irradiation apparatus 1 (particularly, the emission surface 121LS). At this time, a through hole may be formed in the cover member 25, and the sample W may be irradiated with the electron beam EB through the through hole of the cover member 25.
  • the cover member 25 may be disposed above the sample W so as to be in contact with the surface WSu of the sample W or to ensure a gap with the surface WSu.
  • the differential exhaust system 12 may form a vacuum region VSP that covers at least a part of the surface 25s of the cover member 25 instead of the vacuum region VSP that covers at least a part of the surface WSu of the sample W.
  • the differential exhaust system 12 may form a vacuum region VSP in contact with the surface 25s of the cover member 25 instead of the vacuum region VSP in contact with the surface WSu of the sample W.
  • FIG. 32 shows an example in which the scanning electron microscope SEM irradiates the sample W covered with the cover member 25 described in the sixteenth modification with the electron beam EB for convenience of explanation.
  • Each of the scanning electron microscope SEMm of the thirteenth modification from the scanning electron microscope SEMa of the example may also irradiate the sample W covered with the cover member 25 described in the sixteenth modification with the electron beam EB. Needless to say.
  • the surface 25s of the cover member 25 may be located at the same height as the outer peripheral surface OS of the stage 22.
  • the surface 25s of the cover member 25 may be located above the outer peripheral surface OS of the stage 22.
  • the surface 25s of the cover member 25 may be positioned below the outer peripheral surface OS of the stage 22.
  • the cover member 25 may be supported by the stage 22.
  • the cover member 25 may be held by the stage 22. That is, the stage 22 may function as a holding member that holds the cover member 25.
  • the side wall member 222k is moved based on the relative position between the surface WSu of the sample W and the upper surface OSk of the side wall member 222k, and the surface 25s of the cover member 25 and the upper surface OSk of the side wall member 222k. You may move based on relative position.
  • the sample W may have a size that is small enough that the vacuum region VSP can cover the entire surface WSu of the sample W, or the vacuum region VSP is included in the surface WSu of the sample W. It may have a size large enough to cover only a part of the.
  • the scanning electron microscope SEM is configured such that the interval D between the emission surface 121LS and the surface WSu becomes the desired interval D_target, and instead, between the emission surface 121LS and the surface 25s of the cover member 25. You may control at least one of the space
  • the scanning electron microscope SEM uses the force F1 from the applying device 6 to detect the collision between the differential pumping system 12 included in the beam irradiation device 1 and the sample W. It is preventing.
  • the differential pumping system 12 includes a member (specifically, a vacuum forming member 121) positioned below the beam optical system 11.
  • the beam optical system 11 may include a member positioned below the differential exhaust system 12.
  • the scanning electron microscope SEM may prevent a collision between the beam optical system 11 provided in the beam irradiation apparatus 1 and the sample W by using the force F1 from the applying apparatus 6.
  • the scanning electron microscope SEM uses the force F1 from the applying device 6 to prevent the beam irradiation device 1 and the sample W from colliding with each other.
  • the scanning electron microscope SEM may prevent the collision between the beam irradiation device 1 and the stage 22 by using the force F ⁇ b> 1 from the applying device 6.
  • the scanning electron microscope SEM may prevent collision between the beam irradiation device 1 and any object that can face the beam irradiation device 1 by using the force F1 from the applying device 6.
  • the applying device 6 or 6c applies the force F1 in the extending direction as in the first to fourth modified examples described above
  • the applying device 6 or 6c is the electric power supplied from the power source.
  • a force generated by deforming the piezoelectric element by using may be applied as the force F1.
  • the applying device 6 or 6c may include a piezoelectric element.
  • the control device 4 monitors at least one of the state of the interval adjustment system 14, the state of the position measurement device 15, the state of the stage drive system 23, the state of the position measurement device 24, and the measurement result of the pressure gauge 17g. Thus, it is monitored whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W has occurred. However, the control device 4 monitors whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation apparatus 1 and the sample W (hereinafter, simply referred to as “abnormality” in this paragraph) has occurred. May be.
  • the control device 4 may monitor whether or not an abnormality has occurred by monitoring the positional relationship between the surface WSu of the sample W and the focus position of the electron beam EB.
  • the pressure in the vacuum region VSP may also change when the distance D changes as described above, the force required to move the stage 22 holding the sample W facing the vacuum region VSP changes. there is a possibility.
  • the control device 4 may monitor whether or not an abnormality has occurred by monitoring the magnitude of the force necessary to move the stage 22.
  • the control device 4 may monitor whether or not an abnormality has occurred based on the measurement result of the capacitance sensor including the electrode disposed on the beam irradiation device 1 and the electrode disposed on the stage 22.
  • the control apparatus 4 may monitor whether abnormality has arisen by monitoring the presence or absence of the dust adhering to the injection
  • the control device 4 emits detection light (or detection beam) DL1 propagating along the surface WSu of the sample W to the space between the beam irradiation device 1 and the sample W, as shown in FIG. Then, whether or not an abnormality has occurred may be monitored by monitoring whether or not the detection light is blocked by the beam irradiation device 1 or the sample W. In this case, when the detection light is blocked by the beam irradiation apparatus 1 or the sample W, it is assumed that the beam irradiation apparatus 1 and the sample W are excessively close to each other. It may be determined that Alternatively, as shown in FIG.
  • the control device 4 transmits the detection light (or detection beam) DL2 propagating along the direction intersecting the surface WSu of the sample W to the space between the beam irradiation device 1 and the sample W. It is possible to monitor whether or not an abnormality has occurred by monitoring the reflected light RL2 from the sample W of the detection light DL2 emitted.
  • the scanning electron microscope SEM may include an accelerometer in order to detect an external force caused by an earthquake or the like. In this case, the measurement result of the accelerometer is output to the control device 4. Based on the measurement result of the accelerometer, the control device 4 determines whether or not an abnormality that may lead to a collision between the beam irradiation device 1 and the sample W has occurred.
  • the differential exhaust system 12 is a single-stage differential exhaust system including a single exhaust mechanism (specifically, the exhaust groove 124 and the pipe 125).
  • the differential exhaust system 12 may be a multistage differential exhaust system including a plurality of exhaust mechanisms.
  • a plurality of exhaust grooves 124 are formed on the emission surface 121 LS of the vacuum forming member 121, and a plurality of pipes 125 respectively communicating with the plurality of exhaust grooves 124 are formed on the vacuum forming member 121.
  • the plurality of pipes 125 are respectively connected to the plurality of vacuum pumps 52 included in the pump system 5.
  • the exhaust capabilities of the plurality of vacuum pumps 52 may be the same or different.
  • an arbitrary electron beam device may include the applying device 6 described above.
  • an electron beam exposure apparatus that forms a pattern on a wafer by exposing a wafer coated with an electron beam resist using the electron beam EB, and the base material is irradiated with the electron beam EB.
  • an arbitrary beam device including a beam optical system that can irradiate a charged particle beam or an energy beam may include the above-described applying device 6 and the like.
  • a focused ion beam (FIB) device that performs processing and observation by irradiating a focused ion beam to a sample, and a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm)
  • FIB focused ion beam
  • a soft X-ray region for example, a wavelength region of 5 to 15 nm
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • the scanning electron described above is not limited to the beam apparatus, but any irradiation apparatus that irradiates an arbitrary sample W (or other arbitrary object) with an arbitrary charged particle including electrons in an irradiation form different from that of the beam.
  • an arbitrary irradiation apparatus including an irradiation system that can irradiate (for example, emit, generate, eject) charged particles may include the applying device 6 described above.
  • an etching apparatus that etches an object using plasma, and a film formation apparatus that performs film formation processing on an object using plasma for example, a PVD (Physical Vapor Deposition) apparatus such as a sputtering apparatus, And at least one of CVD (Chemical Vapor Deposition) equipment.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the scanning type of the first modified example described above is an arbitrary vacuum apparatus that applies an arbitrary substance to an arbitrary sample W (or other arbitrary object) in a form different from irradiation, not limited to charged particles, in a form different from irradiation.
  • the electron microscope SEMa may have the same structure as at least one of the scanning electron microscopes SEMm of the thirteenth modification.
  • an arbitrary vacuum apparatus there is a vacuum vapor deposition apparatus that forms a film by allowing vapor of a material evaporated or sublimated in a vacuum to reach a sample and accumulate it.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in a space on the object held by the holding device, and a force acting to separate the holding device and the vacuum forming member
  • An applying device that applies at least one of the holding device and the vacuum forming member, and an interval control device that electrically controls an interval between the object and the vacuum forming member using a force opposite to the force.
  • the force acting so as to separate the holding device and the vacuum forming member is greater than the suction force in which the vacuum region sucks the holding device and the vacuum forming member, and is non-electrical. Local vacuum device.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in a space on the object, and a force acting to separate the object and the vacuum forming member from the object and the vacuum forming
  • a local vacuum device comprising: an applying device that applies to at least one of members; and an interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member.
  • the gap control device according to any one of appendices 1 to 4, which controls a gap between the object and the vacuum forming member in a state where the force is applied to at least one of the object and the vacuum forming member.
  • the local vacuum apparatus according to item.
  • the object can be disposed in a first direction with respect to the vacuum forming member, and the force includes a force that directs the vacuum forming member in a second direction opposite to the first direction.
  • the local vacuum apparatus as described in any one of these.
  • the local vacuum device according to appendix 6, wherein the gap control device controls the gap using a force that directs the vacuum forming member in the first direction.
  • Appendix 9 9.
  • the local vacuum device according to appendix 8 wherein the interval control device controls the interval using a force that directs the object in a second direction opposite to the first direction.
  • the vacuum forming member forms a vacuum by evacuating the space in which a difference in atmospheric pressure between the space and the other space is maintained by an exhaust resistance of a gap between the object and the vacuum forming member.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 1 to 19, which is a differential evacuation type vacuum forming member.
  • Appendix 21 21.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object, and an interval control device for controlling an interval between the object and the vacuum forming member, the interval control device having a predetermined abnormality
  • a local vacuum device that applies a force acting to separate the object and the vacuum forming member to at least one of the object and the vacuum forming member when a condition is satisfied.
  • the local vacuum apparatus according to any one of appendices 1 to 22, wherein when a predetermined abnormal condition is satisfied, the force is used to prevent a collision between the object and the vacuum forming member.
  • [Appendix 24] The local vacuum device according to appendix 23, wherein the object and the vacuum forming member are prevented from approaching using the force, thereby preventing a collision between the object and the vacuum forming member.
  • [Appendix 25] 25. The local vacuum device according to appendix 23 or 24, wherein the object and the vacuum forming member are separated from each other by using the force to prevent a collision between the object and the vacuum forming member.
  • [Appendix 26] A position changing device capable of changing a relative position between the object and the vacuum forming member, wherein the position changing device separates the object and the vacuum forming member when a predetermined abnormal condition is satisfied; 26.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 1 to 25, wherein the position of at least one of the vacuum forming member and the object is changed.
  • Appendix 27 A vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object, and a position changing device capable of changing a relative position between the object and the vacuum forming member, wherein the position changing device has a predetermined abnormality When the condition is satisfied, the position of at least one of the vacuum forming member and the object is changed so as to separate the object and the vacuum forming member in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member. Local vacuum device. [Appendix 28] 28.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 1 to 27, further comprising an exhaust device that performs exhaust to form the vacuum region, and interrupts exhaust to form the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • Appendix 29 A vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on an object and an exhaust device for exhausting to form the vacuum region, and forming the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied A local vacuum device that interrupts exhaust.
  • a gas supply device for supplying a gas to a peripheral region located at least at a part of the periphery of the vacuum region, wherein the gas supply device supplies the gas when a predetermined abnormal condition is satisfied 30.
  • a local vacuum device according to any one of 29.
  • [Appendix 31] A vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space above an object, and a gas that supplies gas to at least a part of the periphery of the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied
  • a local vacuum device comprising a supply device;
  • [Appendix 32] A charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region, and a blocking member that blocks a path of the charged particles and the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied
  • a local vacuum device according to any one of appendices 1 to 31, comprising: [Appendix 33] A vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object, a charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region, and a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a local vacuum device comprising a blocking member that blocks a path of the charged particles and the vacuum region.
  • Appendix 34 34.
  • Appendix 35 A charged particle irradiation apparatus that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region, and at least a part of the internal space of the charged particle irradiation apparatus when a predetermined abnormal condition is satisfied 35.
  • a local vacuum device according to any one of appendices 1 to 34, comprising a sealing member.
  • a vacuum forming member capable of locally forming a vacuum region in a space on the object, a charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles through at least a part of the vacuum region, and a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a local vacuum device comprising: a sealing member that seals at least part of the internal space of the charged particle irradiation device.
  • Appendix 37 37. The local vacuum device according to supplementary note 35 or 36, wherein the blocking member seals an internal space of the charged particle irradiation device by a non-electric force.
  • An interval control device that controls an interval between the object and the vacuum forming member is provided, the interval control device is operated by electric power supplied from a power source, and the abnormal condition is the supply of the electric power from the power source.
  • the abnormal condition includes that an interval between the object and the vacuum forming member is less than a predetermined lower limit value.
  • the detector includes a detection device for detecting the interval, and the abnormal condition includes at least one of detecting that a detection result of the detection device is interrupted and a control device detecting that a detection result of the detection device is interrupted.
  • the local vacuum device according to any one of items 1 to 39.
  • Appendix 41 A detection device for detecting the interval; the detection device is operated by power supplied from a power source; the abnormal condition is that the supply of power from the power source has stopped; 41.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 22 to 40, including at least one of detecting that the supply of electric power has been stopped.
  • [Appendix 42] The local vacuum apparatus according to appendixes 22 to 41, wherein the abnormal condition includes that the pressure in the vacuum region falls below a predetermined lower limit value.
  • [Appendix 43] A pressure gauge that measures the pressure in the vacuum region, and the abnormal condition is that at least one of the measurement result of the pressure gauge being stopped and the control device detecting that the measurement result of the pressure gauge is stopped are detected. 43.
  • Appendix 44 A pressure gauge for measuring the pressure in the vacuum region, the pressure gauge is operated by power supplied from a power source, and the abnormal condition is that the supply of power from the power source is stopped and the control device is 44.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 22 to 43, including at least one of detecting that the supply of power from a power source is stopped.
  • Appendix 45 A position changing device capable of changing a relative position between the vacuum forming member and the object in a direction along a surface of the object in contact with the vacuum region, and the position changing device is operated by electric power supplied from a power source;
  • the abnormal conditions include at least one of the fact that the supply of power from the power source has stopped and the control device detecting that the supply of power from the power source has been stopped.
  • the local vacuum apparatus as described in any one.
  • Appendix 46 A position changing device capable of changing a relative position between the vacuum forming member and the object in a direction along a surface of the object in contact with the vacuum region, wherein the position changing device includes the vacuum forming member and the object; A position measurement system that measures at least one of the positions, and the abnormal condition is that at least the measurement result of the position measurement system is lost and the control device detects that the measurement result of the position measurement system is lost.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 22 to 45, including one.
  • a position changing device capable of changing a relative position between the vacuum forming member and the object in a direction along a surface of the object in contact with the vacuum region, wherein the position changing device includes the vacuum forming member and the object;
  • a position measuring system for measuring at least one position, the position changing device based on a measurement result of the position measuring system and a driving target of at least one position of the vacuum forming member and the object;
  • the position of at least one of the objects is changed, and the abnormal condition is any one of appendices 22 to 46 including that the difference between the measurement result of the position measurement system and the drive target exceeds a predetermined upper limit value.
  • Appendix 48 A position changing device capable of changing a relative position between the vacuum forming member and the object in a direction along a surface of the object in contact with the vacuum region, wherein the position changing device includes the vacuum forming member and the object; A position measurement system that measures at least one position, the position measurement system is operated by power supplied from a power supply, and the abnormal condition is that the supply of power from the power supply is stopped and a control device 48.
  • the local vacuum device according to appendixes 22 to 47, including at least one of detecting that the supply of power from the power source is stopped.
  • the apparatus further includes a charged particle irradiation device that irradiates the object with charged particles, wherein at least a part of the charged particle irradiation device is connected to at least a part of the vacuum forming member, and the charged particle irradiation device is connected to the vacuum region. Irradiating the object with charged particles through at least a portion, the force is applied to at least one of the object and the charged particle irradiation device, and the force separates the object and the charged particle irradiation device.
  • the distance control device controls the distance between the object and at least one of the charged particle irradiation devices, thereby The local vacuum device according to any one of appendices 1 to 26, which controls a distance between the vacuum forming member and the vacuum forming member.
  • the object includes at least one of a sample irradiated with the charged particles and a holding device capable of holding the sample, and the force is applied to at least one of the sample, the holding device, and the charged particle irradiation device.
  • the applied force acts to separate the object and the vacuum forming member by separating at least one of the sample and the holding device and the charged particle irradiation device,
  • the local vacuum device according to appendix 49 wherein the distance between the object and the vacuum forming member is controlled by controlling a distance between at least one of a sample and the holding device and the charged particle irradiation device.
  • Appendix 52 52.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 1 to 51, wherein the vacuum forming member is made of a high permeability material having a relative permeability of 1000 or more.
  • Appendix 53 A charged particle irradiation device capable of irradiating the object with charged particles; the vacuum region covering a part of the surface of the object; and the charged particle irradiation device between the surface of the object and the charged particle irradiation device. 53.
  • the local vacuum device according to any one of appendices 1 to 52, including a route.
  • An energy beam irradiation device capable of irradiating the object with an energy beam is provided, and the vacuum region covers a part of the surface of the object, and the path of the energy beam between the surface of the object and the energy beam irradiation device 54.
  • Appendix 56] 56 The local vacuum device according to any one of appendices 1 to 55, wherein a distance between the vacuum forming member and the object is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • a method for forming a vacuum region comprising: controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state where a force to be applied is applied to at least one of the holding device and the vacuum forming member.
  • a force that acts to form a vacuum region locally covering a part of the surface of the object in a space on the object, and to separate the object and a vacuum forming member that forms the vacuum region A method of forming a vacuum region, comprising: controlling a distance between the object and the vacuum forming member in a state of being applied to at least one of the vacuum forming members.
  • a force that acts to separate the object and the vacuum forming member that forms the vacuum region is locally formed in a space on the object, covering a part of the surface of the object, and the object and A method of forming a vacuum region, comprising: applying to at least one of the vacuum forming members, and controlling a distance between the object and the vacuum forming member.
  • Appendix 61 Using a position change device capable of locally forming a vacuum region covering a part of the surface of the object in a space on the object and changing a relative position between the object and the vacuum forming member, a predetermined abnormality When the condition is satisfied, the position of at least one of the vacuum forming member and the object is changed so as to separate the object and the vacuum forming member in a direction parallel to a direction from the object toward the vacuum forming member. And forming a vacuum region.
  • Appendix 62 A method of forming a vacuum region, comprising: evacuating a space above an object to locally form a vacuum region; and suspending exhaust to form the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • [Appendix 63] Locally forming a vacuum region in a space on the object, and supplying a gas to a peripheral region located in at least a part of the periphery of the vacuum region when a predetermined abnormal condition is satisfied Vacuum region forming method.
  • [Appendix 64] Forming a vacuum region locally in a space on the object, irradiating the object with charged particles through at least a portion of the vacuum region, and charging when a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a method of forming a vacuum region comprising: blocking a particle path and the vacuum region.
  • the vacuum region is locally formed in the space above the object, the charged particle is irradiated from the charged particle irradiation device through at least a part of the vacuum region, and a predetermined abnormal condition is satisfied.
  • a method for forming a vacuum region comprising: sealing at least a part of an internal space of the charged particle irradiation apparatus.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a local vacuum apparatus with such a change.
  • the method for forming the vacuum region is also included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

局所真空装置は、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、物体と真空形成部材とを離すように作用する力を物体及び真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、物体と真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備え、真空領域の周囲の真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、真空形成部材の管路を介して排出される。

Description

局所真空装置、及び、真空領域の形成方法
 本発明は、例えば、局所的な真空領域を形成する局所真空装置、及び、局所的な真空領域の形成方法の技術分野に関する。
 荷電粒子を照射する装置は、荷電粒子が気体分子との衝突によって散乱してしまうことを防止するために、真空領域を介して荷電粒子を照射する。例えば、特許文献1には、荷電粒子の一例である電子ビームが照射される被検物の検査対象部分の周囲を外気から遮断して局所的な真空領域を形成する走査型電子顕微鏡が記載されている。このような装置(更には、真空領域を形成する任意の装置)では、真空領域を形成するための装置と被検物(或いは、その他任意の物体)との間隔を短い距離(例えば10μm以下1μm以上)に保つ制御が必要である。
米国特許出願公開第2004/0144928号明細書
 第1の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出される局所真空装置が提供される。
 第2の態様によれば、排気装置と接続される第1端と物体の面に接する第1空間と接続される第2端とを有する管路を備え、前記第1空間の気体を前記管路を介して排出して、前記第1空間と接続される第2空間よりも圧力が低い真空領域を前記第1空間に形成する真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と備える局所真空装置が提供される。
 第3の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面の一部と対向した状態で前記管路を介して気体を排出することにより、前記物体の前記面の第1部分に接する第1空間に、前記面の前記第1部分とは異なる第2部分に接する第2空間の圧力より圧力が低い真空領域を形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備える局所真空装置が提供される。
 第4の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面と前記管路の端部とが対向した状態で、前記物体の前記面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備える局所真空装置が提供される。
 第5の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、前記間隔制御装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する局所真空装置が提供される。
 第6の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記真空領域を形成する排気を行う排気装置とを備え、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する局所真空装置が提供される。
 第7の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置とを備える局所真空装置が提供される。
 第8の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材とを備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む局所真空装置が提供される。
 第9の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材とを備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む局所真空装置が提供される。
 第10の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置とを備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する局所真空装置が提供される。
 第11の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有し、保持装置に保持された物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記力と逆向きの力を用いて前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を電気的に制御する間隔制御装置と、を備え、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力は、前記真空領域が前記保持装置と前記真空形成部材とを吸引する吸引力よりも大きく、非電気的である局所真空装置が提供される。
 第12の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、保持装置に保持された物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記保持装置と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第13の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第14の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力を、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第15の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第16の態様によれば、排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第17の態様によれば、物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第18の態様によれば、物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第19の態様によれば、物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記真空領域の少なくとも一部を含む通過空間を通過した荷電粒子を試料に照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第20の態様によれば、物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、前記真空領域の少なくとも一部を含む通過空間を通過した荷電粒子を試料に照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第21の態様によれば、保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記力と逆向きの力を用いて前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を電気的に制御する間隔制御装置とを備え、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力は、前記真空領域が前記保持装置と前記真空形成部材とを吸引する吸引力よりも大きく、非電気的である局所真空装置が提供される。
 第22の態様によれば、物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備える局所真空装置が提供される。
 第23の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備え、前記間隔制御装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する局所真空装置が提供される。
 第24の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置とを備え、前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する局所真空装置が提供される。
 第25の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記真空領域を形成する排気を行う排気装置とを備え、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する局所真空装置が提供される。
 第26の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置とを備える局所真空装置が提供される。
 第27の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
 前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材とを備える局所真空装置が提供される。
 第28の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材とを備える局所真空装置が提供される。
 第29の態様によれば、保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記保持装置と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第30の態様によれば、物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第31の態様によれば、物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力を、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第32の態様によれば、物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第33の態様によれば、物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第34の態様によれば、物体上の空間を排気して真空領域を局所的に形成することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第35の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第36の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 第37の態様によれば、物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、荷電粒子照射装置から前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉することとを含む真空領域の形成方法が提供される。
 本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
図1は、走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図2は、走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す断面図である。 図3は、走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す斜視図である。 図4は、付与装置が付与する力を示す断面図である。 図5は、間隔を調整することができなくなる異常が間隔調整系に生じた状況下でのビーム照射装置と試料との位置関係を示す断面図である。 図6は、第1変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図7は、第1変形例において付与装置が付与する力を示す断面図である。 図8は、第1変形例において間隔を調整することができなくなる異常が間隔調整系に生じた状況下でのビーム照射装置と試料との位置関係を示す断面図である。 図9は、第2変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図10は、第2変形例において付与装置が付与する力を示す断面図である。 図11は、第2変形例において間隔を調整することができなくなる異常が間隔調整系に生じた状況下でのビーム照射装置と試料との位置関係を示す断面図である。 図12は、第3変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図13は、第3変形例において付与装置が付与する力を示す断面図である。 図14は、第4変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図15は、第4変形例において付与装置が付与する力を示す断面図である。 図16は、第4変形例において間隔を調整することができなくなる異常が間隔調整系に生じた状況下でのビーム照射装置と試料との位置関係を示す断面図である。 図17は、第5変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図18は、第6変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図19は、第6変形例における走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す断面図である。 図20は、第7変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図21は、第8変形例における走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図22は、第8変形例における走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す断面図である。 図23は、第8変形例における走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す断面図である。 図24は、第9変形例における走査型電子顕微鏡が備えるビーム照射装置の構造を示す断面図である。 図25は、第10変形例における走査型電子顕微鏡が備えるステージの構造を示す断面図である。 図26は、第10変形例におけるステージとビーム照射装置との位置関係を示す断面図である。 図27は、第11変形例における走査型電子顕微鏡が備えるステージの構造を示す断面図である。 図28は、第12変形例の走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図29は、第13変形例の走査型電子顕微鏡の構造を示す断面図である。 図30は、第14変形例においてステージが試料を保持する様子を示す断面図である。 図31は、第15変形例においてステージが試料を保持する様子を示す断面図である。 図32は、第16変形例においてステージが試料を保持する様子を示す断面図である。 図33は、ビーム照射装置と試料との衝突につながる可能性がある異常が生じたか否かを監視するための方法の一例を示す断面図である。 図34は、ビーム照射装置と試料との衝突につながる可能性がある異常が生じたか否かを監視するための方法の一例を示す断面図である。
 以下、図面を参照しながら、局所真空装置及び真空領域の形成方法の実施形態について説明する。以下では、局所的な真空領域VSPを介して電子ビームEBを試料Wに照射して当該試料Wに関する情報を取得する(例えば、試料Wの状態を計測する)走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope)SEMを用いて、局所真空装置及び真空領域の形成方法の実施形態を説明する。試料Wは、例えば、半導体基板である。但し、試料Wは、半導体基板とは異なる物体であってもよい。試料Wは、例えば、直径が約300ミリメートルであり、厚さが約750マイクロメートルから800マイクロメートルとなる円板状の基板であってもよい。但し、試料Wは、任意のサイズを有する任意の形状の基板(或いは、物体)であってもよい。例えば、試料Wは、液晶表示素子等のディスプレイのための角形基板やフォトマスクのための角形基板であってもよい。
 また、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、走査型電子顕微鏡SEMを構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。更に、+Z側が上方(つまり、上側)に相当し、-Z側が下方(つまり、下側)に相当するものとする。また、-Z方向を重力方向と称してもよい。尚、Z軸方向は、走査型電子顕微鏡SEMが備える後述のビーム光学系11の光軸AXに平行な方向でもある。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。
 (1)走査型電子顕微鏡SEMの構造
 はじめに、図1から図3を参照しながら、走査型電子顕微鏡SEMの構造について説明する。図1は、走査型電子顕微鏡SEMの構造を示す断面図である。図2は、走査型電子顕微鏡SEMが備えるビーム照射装置1の構造を示す断面図である。図3は、走査型電子顕微鏡SEMが備えるビーム照射装置1の構造を示す斜視図である。尚、図面の簡略化のために、図1は、走査型電子顕微鏡SEMの一部の構成要素については、その断面を示していない。
 図1に示すように、走査型電子顕微鏡SEMは、ビーム照射装置1と、ステージ装置2と、支持フレーム3と、制御装置4と、ポンプ系5とを備える。更に、ポンプ系5は、真空ポンプ51と、真空ポンプ52とを備える。
 ビーム照射装置1は、ビーム照射装置1から下方に向けて電子ビームEBを射出可能である。ビーム照射装置1は、ビーム照射装置1の下方に配置されるステージ装置2が保持する試料Wに対して電子ビームEBを照射可能である。試料Wに対して電子ビームEBを照射するために、ビーム照射装置1は、図2及び図3に示すように、ビーム光学系11と、差動排気系12とを備えている。
 図2に示すように、ビーム光学系11は、筐体111を備えている。筐体111は、ビーム光学系11の光軸AXに沿って延びる(つまり、Z軸に沿って延びる)ビーム通過空間SPb1が内部に確保されている円筒状の部材である。ビーム通過空間SPb1は、電子ビームEBが通過する空間として用いられる。ビーム通過空間SPb1を通過する電子ビームEBが筐体111を通過する(つまり、筐体111の外部へ漏れ出す)ことを防止するために及び/又はビーム照射装置1の外部の磁場(いわゆる、外乱磁場)がビーム通過空間SPb1を通過する電子ビームEBに影響を与えることを防止するために、筐体111は、高透磁率材料から構成されていてもよい。高透磁率材料の一例として、パーマロイ及びケイ素鋼の少なくとも一方があげられる。これらの高透磁率材料の比透磁率は1000以上である。
 ビーム通過空間SPb1は、電子ビームEBが照射される期間中は、真空空間となる。具体的には、ビーム通過空間SPb1には、ビーム通過空間SPb1に連通するように筐体111(更には、後述する側壁部材122)に形成される配管(つまり、管路)117を介して真空ポンプ51が連結されている。真空ポンプ51は、ビーム通過空間SPb1が真空空間となるように、ビーム通過空間SPb1を排気して大気圧よりも減圧する。このため、本実施形態における真空空間は、大気圧よりも圧力が低い空間を意味していてもよい。特に、真空空間は、電子ビームEBの試料Wへの適切な照射を妨げないほどにしか気体分子が存在しない空間(言い換えれば、電子ビームEBの試料Wへの適切な照射を妨げない真空度となる空間)を意味していてもよい。ビーム通過空間SPb1は、筐体111の下面に形成されたビーム射出口(つまり、開口)119を介して、筐体111の外部の空間(より具体的には、後述する差動排気系12のビーム通過空間SPb2)に連通している。尚、ビーム通過空間SPb1は、電子ビームEBが照射されない期間中に真空空間となってもよい。
 ビーム光学系11は更に、電子銃113と、電磁レンズ114と、対物レンズ115と、電子検出器116とを備える。電子銃113は、-Z側に向けて電子ビームEBを放出する。尚、電子銃113の代わりに光が照射されたとき電子を放出する光電変換面を用いてもよい。電磁レンズ114は、電子銃113が放出した電子ビームEBを制御する。例えば、電磁レンズ114は、電子ビームEBが所定の光学面(例えば、電子ビームEBの光路に交差する仮想面)上に形成する像の回転量(つまり、θZ方向の位置)、当該像の倍率、及び、結像位置に対応する焦点位置のいずれか一つを制御してもよい。対物レンズ115は、電子ビームEBを所定の縮小倍率で試料Wの表面(具体的には、電子ビームEBが照射される面であり、図1及び図2に示す例では+Z側を向いている面であって且つXY平面に沿った面)WSuに結像させる。電子検出器116は、pn接合又はpin接合の半導体を使用した半導体型電子検出装置(つまり、半導体検出装置)である。電子検出器116は、試料Wに対する電子ビームEBの照射によって生じた電子(例えば、反射電子及び散乱電子の少なくとも一方。散乱電子は2次電子を含む)を検出する。制御装置4は、電子検出器116の検出結果に基づいて、試料Wの状態を特定する。例えば、制御装置4は、電子検出器116の検出結果に基づいて、試料Wの表面WSuの3次元形状を特定する。尚、本実施形態では、試料Wの表面WSuは理想的には平面であり、制御装置4は、その表面WSuに形成されている微細な凹凸パターンの形状を含む表面WSuの3次元形状を特定するものとする。尚、試料Wの表面WSuは平面でなくてもよい。また、電子検出器116は、後述する差動排気系12に設けられてもよい。
 差動排気系12は、真空形成部材121と、側壁部材122とを備える。側壁部材122は、真空形成部材121から上方に延びる筒状の部材である。側壁部材122は、内部に筐体111(つまり、ビーム光学系11)を収容する。側壁部材122は、内部にビーム光学系11を収容した状態でビーム光学系11と一体化されるが、ビーム光学系11から分離可能であってもよい。真空形成部材121は、ビーム光学系11の下方(つまり、-Z側)に配置される。真空形成部材121は、ビーム光学系11の下方において、ビーム光学系11に接続される(つまり、連結)される。真空形成部材121は、ビーム光学系11に接続されてビーム光学系11と一体化されるが、分離可能であってもよい。真空形成部材121の内部には、ビーム通過空間SPb2が形成されている。尚、図3は、真空形成部材121が、ビーム通過空間SPb2の一部であるビーム通過空間SPb2-1が形成された真空形成部材121-1、ビーム通過空間SPb2の一部であるビーム通過空間SPb2-2が形成された真空形成部材121-2、及び、ビーム通過空間SPb2の一部であるビーム通過空間SPb2-3が形成された真空形成部材121-3が、ビーム通過空間SPb2-1からSPb2-3が連通するように積層された構造を有する例を示しているが、真空形成部材121の構造がこの例に限定されることはない。ビーム通過空間SPb2は、真空形成部材121の上面(図3に示す例では、真空形成部材121-3の+Z側の面)に形成されたビーム射出口(つまり、開口)1231を介して、ビーム光学系11のビーム通過空間SPb1に連通している。ビーム通過空間SPb2は、ビーム通過空間SPb1と共に、真空ポンプ51によって排気される(つまり、減圧される)。従って、ビーム通過空間SPb2は、電子ビームEBが照射される期間中は、真空空間となる。ビーム通過空間SPb2は、ビーム通過空間SPb1からの電子ビームEBが通過する空間として用いられる。ビーム通過空間SPb1及びSPb2の少なくとも一方を通過する電子ビームEBが真空形成部材121及び側壁部材122の少なくとも一方を通過する(つまり、差動排気系12の外部へ漏れ出す)ことを防止するために及び/又はビーム照射装置1の外部の磁場(いわゆる、外乱磁場)がビーム通過空間SPb1及びSPb2の少なくとも一方を通過する電子ビームEBに影響を与えることを防止するために、真空形成部材121及び側壁部材122の少なくとも一方は、高透磁率材料から構成されていてもよい。尚、ビーム通過空間SPb2は、電子ビームEBが照射されない期間中に真空空間となってもよい。
 真空形成部材121は更に、試料Wの表面WSuに対向可能な射出面121LSを備える。図3に示す例では、真空形成部材121-1が、射出面121LSを備えている。ビーム照射装置1は、射出面121LSと表面WSuとの間の間隔D(つまり、Z軸方向におけるビーム照射装置1と試料Wとの間の間隔D)が所望間隔D_target(例えば、10μm以下且つ1μm以上)となるように、後述する間隔調整系14によって、試料Wに対して位置合わせされる。尚、間隔Dは射出面121LSと表面WSuとのZ軸方向における距離と称してもよい。また、間隔調整系14を間隔制御装置と称してもよい。射出面121LSには、ビーム射出口(つまり、開口)1232が形成されている。尚、真空形成部材121は、試料Wの表面WSuに対向可能な射出面121LSを備えていなくてもよい。図2に示すように、ビーム通過空間SPb2は、ビーム射出口1232を介して、真空形成部材121の外部のビーム通過空間SPb3に連通している。つまり、ビーム通過空間SPb1は、ビーム通過空間SPb2を介してビーム通過空間SPb3に連通している。但し、ビーム通過空間SPb2が確保されていなくてもよい。つまり、ビーム通過空間SPb1は、ビーム通過空間SPb2を介することなくビーム通過空間SPb3に直接連通していてもよい。ビーム通過空間SPb3は、試料W上の局所的な空間である。ビーム通過空間SPb3は、ビーム照射装置1と試料Wとの間(具体的には、射出面121LSと表面WSuとの間)において電子ビームEBが通過する局所的な空間である。ビーム通過空間SPb3は、試料Wの表面WSuのうち電子ビームEBが照射される照射領域に少なくとも面する(或いは、覆う又は接する)空間である。ビーム通過空間SPb3は、ビーム通過空間SPb1及びSPb2と共に、真空ポンプ51によって排気される(つまり、減圧される)。この場合、ビーム通過空間SPb1及びSPb2のそれぞれは、ビーム通過空間SPb3を排気するためにビーム通過空間SPb3と真空ポンプ51とを接続する排気通路(つまり、管路)としても機能可能である。従って、ビーム通過空間SPb3は、電子ビームEBが照射される期間中は、真空空間となる。このため、電子銃113から放出された電子ビームEBは、いずれも真空空間であるビーム通過空間SPb1からSPb3の少なくとも一部を介して試料Wに照射される。尚、ビーム通過空間SPb3は、電子ビームEBが照射されない期間中に真空空間となってもよい。
 ビーム通過空間SPb3は、ビーム通過空間SPb1及びSPb2よりも真空ポンプ51から離れた位置にある。ビーム通過空間SPb2は、ビーム通過空間SPb1よりも真空ポンプ51から離れた位置にある。このため、ビーム通過空間SPb3の真空度は、ビーム通過空間SPb1及びSPb2の真空度よりも低くなる可能性があり、且つ、ビーム通過空間SPb2の真空度は、ビーム通過空間SPb1の真空度よりも低くなる可能性がある。尚、本実施形態における「空間Aの真空度よりも空間Bの真空度が低い」状態は、「空間Aの圧力よりも空間Bの圧力が高い」ことを意味する。この場合、真空ポンプ51は、真空度が最も低くなる可能性があるビーム通過空間SPb3の真空度を、電子ビームEBの試料Wへの適切な照射を妨げない真空度にすることができる程度の排気能力を有する。一例として、真空ポンプ51は、ビーム通過空間SPb3の圧力(つまり、気圧)を1×10-3パスカル以下に維持する(例えば、概ね1×10-3パスカルから1×10-4パスカルのオーダーで維持する)ことができる程度の排気能力を有していてもよい。このような真空ポンプ51として、例えば、主ポンプとして用いられるターボ分子ポンプ(或いは、拡散ポンプ、クライオポンプ及びスパッタイオンポンプの少なくとも一つを含む他の種類の高真空用ポンプ)と補助ポンプとして用いられるドライポンプ(或いは、他の種類の低真空用ポンプ)とが組み合わせられた真空ポンプが用いられてもよい。尚、真空ポンプ51は、ビーム通過空間SPb3の圧力(つまり、気圧)を1×10-3パスカル以下に維持することができる程度の排気速度[m/s]であってもよい。
 但し、ビーム通過空間SPb3は、ビーム通過空間SPb1及びSPb2のように何らかの部材(具体的には、筐体111及び真空形成部材121)によって周囲を取り囲まれた閉鎖空間ではない。つまり、ビーム通過空間SPb3は、何らかの部材によって周囲を取り囲まれていない開放空間である。このため、ビーム通過空間SPb3が真空ポンプ51によって減圧されたとしても、ビーム通過空間SPb3には、ビーム通過空間SPb3の周囲から気体が流入する。その結果、ビーム通過空間SPb3の真空度が低下する可能性がある。そこで、差動排気系12は、ビーム照射装置1と試料Wとの間において差動排気を行うことで、ビーム通過空間SPb3の真空度を維持する。つまり、差動排気系12は、ビーム照射装置1と試料Wとの間において差動排気を行うことで、ビーム照射装置1と試料Wとの間に、周囲と比較して相対的に高い真空度が維持された局所的な真空領域VSPを形成し、局所的な真空領域VSPが局所的なビーム通過空間SPb3を含むようにする。言い換えれば、差動排気系12は、局所的なビーム通過空間SPb3が局所的な真空領域VSPに含まれるように、差動排気を行う。尚、本実施形態での差動排気は、試料Wとビーム照射装置1との間において、一の空間(例えば、ビーム通過空間SPb3)と一の空間とは異なる他の空間との間の気圧差が試料Wとビーム照射装置1との間の間隙の排気抵抗によって維持されるという性質を利用しながらビーム通過空間SPb3を排気することに相当する。ビーム通過空間SPb3が試料Wの表面WSuのうちの少なくとも一部(例えば、電子ビームEBが照射される照射領域)を局所的に覆うことから、真空領域VSPもまた、試料Wの表面WSuのうちの少なくとも一部(例えば、電子ビームEBが照射される照射領域)を局所的に覆う。具体的には、真空形成部材121の射出面121LSには、ビーム射出口1232を取り囲む排気溝(つまり、真空形成部材121を貫通しない開口)124が形成されている。排気溝124には、排気溝124に連通するように真空形成部材121及び側壁部材122に形成される配管(つまり、管路)125を介して真空ポンプ52が連結されている。配管125の第1端(つまり、一方の端部)は、真空ポンプ52に接続され、配管125の第2端(つまり、他方の端部であり、実質的には、排気溝124を形成する部分)は、射出面12LSと試料Wの表面WSuとの間の空間に接する。尚、図3は、差動排気系12が、排気溝124から真空ポンプ52に到達するまでに配管125が集約されていく構造を有する例を示している。具体的には、図3は、排気溝124が形成されている真空形成部材121-1に、環状の排気溝124から真空形成部材121-1を貫通するように上方に延びる環状の流路125-1が形成され、真空形成部材121-2に、流路125-1に連通するN1本(図3に示す例では、4本)の配管125-21及びN1本の配管125-21を集約する環状の集約流路125-22が形成され、真空形成部材121-3に、集約流路125-22に連通するN2(但し、N2<N1)本(図3に示す例では、2本)の配管125-31及びN2本の配管125-31を集約する環状の集約流路125-32が形成され、集約流路125-32に配管125-4が連通し、配管125-4が真空ポンプ52に接続される例を示している。尚、図3に示す例では、配管125-31の本数N2が配管125-21の本数N1の半分であり、1本の配管125-31はこれと連通する2本の配管125-21からほぼ等距離に位置している。また、配管125-31の本数N2が配管125-4の本数(図3に示す例では、1本)の半分であり、配管125-4はこれと連通する2本の配管125-31からほぼ等距離に位置している。よって、それぞれの配管125-21を介した排気経路の長さと圧損はほぼ等しく、排気溝124から排気される空気の量は方位に依らず偏らない。但し、配管125の構造がこの例に限定されることはない。真空ポンプ52は、排気溝124を介して、ビーム通過空間SPb3の周囲の空間を排気する。その結果、差動排気系12は、ビーム通過空間SPb3の真空度を適切に維持することができる。尚、排気溝124は1つにつながった環状でなくてもよく、環の一部を複数有する複数の排気溝であってもよい。
 図2に戻って、真空ポンプ52は、主として、ビーム通過空間SPb3の真空度を相対的に高くするために、ビーム通過空間SPb3の周囲の局所的な空間を排気するために用いられる。このため、真空ポンプ52は、真空ポンプ51が維持する真空度よりも低い真空度を維持することができる程度の排気能力を有していてもよい。つまり、真空ポンプ52の排気能力は、真空ポンプ51の排気能力よりも低くてもよい。例えば、真空ポンプ52は、ドライポンプ(或いは、他の種類の低真空用ポンプ)を含む一方でターボ分子ポンプ(或いは、他の種類の高真空用ポンプ)を含んでいない真空ポンプであってもよい。この場合、真空ポンプ52によって減圧される排気溝124及び配管125内の空間の真空度は、真空ポンプ51によって減圧されるビーム通過空間SPb1からSPb3の真空度よりも低くてもよい。尚、真空ポンプ52は、真空ポンプ51が維持する真空度よりも低い真空度を維持することができる程度の排気速度[m/s]であってもよい。
 このようにビーム通過空間SPb3を含む局所的な真空領域VSPが形成される一方で、試料Wの表面WSuのうちビーム通過空間SPb3に面していない部分(特に、ビーム通過空間SPb3から離れた部分)の少なくとも一部は、真空領域VSPよりも真空度が低い非真空領域に覆われていてもよい。典型的には、試料Wの表面WSuのうちビーム空間SPb3に面していない部分の少なくとも一部は、大気圧環境下にあってもよい。つまり、試料Wの表面WSuのうちビーム通過空間SPb3に面していない部分の少なくとも一部は、大気圧領域に覆われていてもよい。具体的には、差動排気系12は、ビーム通過空間SPb3を含む空間SP1(図2参照)に真空領域VSPを形成する。この空間SP1は、例えば、ビーム射出口1232及び排気溝124の少なくとも一つに接する空間を含む。空間SP1は、試料Wの表面WSuのうちビーム射出口1232及び排気溝124の少なくとも一つの直下に位置する部分に面する(つまり、接する)空間を含む。一方で、空間SP1の周囲の空間SP2(つまり、空間SP1の周囲において空間SP1に接続する(例えば、流体的に接続する)空間SP2であり、図2参照)には、真空領域VSPが形成されない。つまり、空間SP2は、空間SP1よりも圧力が高い空間となる。この空間SP2は、例えば、ビーム射出口1232及び排気溝124から離れた空間を含む。空間SP2は、例えば、試料Wの表面WSuのうち空間SP1が面する部分とは異なる部分に面する空間を含む。空間SP2は、空間SP1を経由することなくビーム射出口1232及び排気溝124(更には、ビーム通過空間SPb2及び配管125)に接続することができない空間を含む。空間SP2は、空間SP1を経由すればビーム射出口1232及び排気溝124(更には、ビーム通過空間SPb2及び配管125)に接続することができる空間を含む。空間SP2の圧力が空間SP1の圧力よりも高いがゆえに、空間SP2から空間SP1に対して気体が流入する可能性があるが、空間SP2から空間SP1に対して流入する気体は、排気溝124(更には、ビーム射出口1232)を介して、空間SP1から排出される。つまり、空間SP2から空間SP1に対して流入する気体は、配管125(更には、ビーム通過空間SPb2)を介して、空間SP1から排出される。このため、空間SP1に形成される真空領域VSPの真空度が維持される。このため、真空領域VSPが局所的に形成される状態は、試料Wの表面WSu上において真空領域VSPが局所的に形成される状態(つまり、試料Wの表面WSuに沿った方向において真空領域VSPが局所的に形成される状態)を意味していてもよい。
 再び図1において、ステージ装置2は、ビーム照射装置1の下方(つまり、-Z側)に配置される。ステージ装置2は、定盤21と、ステージ22とを備える。定盤21は、床等の支持面SF上に配置される。ステージ22は、定盤21上に配置される。ステージ22と定盤21との間には、定盤21の振動のステージ22への伝達を防止するための不図示の防振装置が設置されている。
 ステージ22は、試料Wを保持可能である。例えば、ステージ22は、試料Wを真空吸着又は静電吸着することで試料Wを保持してもよい。ステージ22は、保持した試料Wをリリース可能である。ステージ22は、制御装置4の制御下で、試料Wを保持したまま、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の少なくとも一つに沿って移動可能である。ステージ22を移動させるために、ステージ装置2は、ステージ駆動系23を備えている。ステージ駆動系23は、例えば、任意のモータ(例えば、リニアモータ等)を用いて、ステージ22を移動させる。更に、ステージ装置2は、ステージ22の位置を計測する位置計測器24を備えている。位置計測器24は、例えば、エンコーダ及びレーザ干渉計のうちの少なくとも一方を含む。尚、ステージ22が試料Wを保持している場合には、制御装置4は、ステージ22の位置から試料Wの位置を特定可能である。尚、ステージ22は、ビーム照射装置1による電子ビームEBの位置と、ステージ22の位置(XYZ方向における位置)とを紐付けるための基準マークを備える基準板を有していてもよい。
 ステージ22がXY平面に沿って移動すると、XY平面に沿った方向における試料Wとビーム照射装置1との相対位置が変わる。このため、ステージ22がXY平面に沿って移動すると、XY平面に沿った方向における試料Wと試料Wの表面WSuにおける電子ビームEBの照射領域との相対位置が変わる。つまり、ステージ22がXY平面に沿って移動すると、XY平面に沿った方向(つまり、試料Wの表面WSuに沿った方向)において、電子ビームEBの照射領域が試料Wの表面WSuに対して移動する。更に、ステージ22がXY平面に沿って移動すると、XY平面に沿った方向における試料Wとビーム通過空間SPb3及び真空領域VSPとの相対位置が変わる。つまり、ステージ22がXY平面に沿って移動すると、XY平面に沿った方向(つまり、試料Wの表面WSuに沿った方向)において、ビーム通過空間SPb3及び真空領域VSPが試料Wの表面WSuに対して移動する。制御装置4は、試料Wの表面WSuの所望位置に電子ビームEBが照射され且つビーム通過空間SPb3が設定される(つまり、真空領域VSPが形成される)ように、ステージ駆動系23を制御してステージ22をXY平面に沿って移動させてもよい。具体的には、例えば、制御装置4は、試料Wの表面WSuの第1部分に真空領域VSPが形成されるように、ステージ駆動系23を制御してステージ22をXY平面に沿って移動させる。試料Wの表面WSuの第1部分に真空領域VSPが形成されるようにステージ22が移動した後、ビーム照射装置1は、試料Wの表面WSuの第1部分に電子ビームEBを照射して、第1部分の状態を計測する。ビーム照射装置1が試料Wの表面WSuの第1部分に電子ビームEBを照射している期間中は、ステージ駆動系23は、ステージ22をXY平面に沿って移動させなくてもよい。第1部分の状態の計測が完了した後、制御装置4は、試料Wの表面WSuの第2部分に真空領域VSPが形成されるように、ステージ駆動系23を制御してステージ22をXY平面に沿って移動させる。試料Wの表面WSuの第2部分に真空領域VSPが形成されるようにステージ22が移動した後、ビーム照射装置1は、試料Wの表面WSuの第2部分に電子ビームEBを照射して、第2部分の状態を計測する。ビーム照射装置1が試料Wの表面WSuの第2部分に電子ビームEBを照射している期間中もまた、ステージ駆動系23は、ステージ22をXY平面に沿って移動させなくてもよい。以降、同様の動作が繰り返されることで、試料Wの表面WSuの状態が計測される。
 ステージ22がZ軸に沿って移動すると、Z軸に沿った方向における試料Wとビーム照射装置1との相対位置が変わる。このため、ステージ22がZ軸に沿って移動すると、Z軸に沿った方向における試料Wと電子ビームEBのフォーカス位置との相対位置が変わる。制御装置4は、試料Wの表面WSuに(或いは、表面WSuの近傍に)電子ビームEBのフォーカス位置が設定されるように、ステージ駆動系23を制御してステージ22をZ軸に沿って移動させてもよい。ここで、電子ビームEBのフォーカス位置は、ビーム光学系11の結像位置に対応する焦点位置又は電子ビームEBのぼけが最も少なくなるようなZ軸方向の位置であってもよい。
 更に、ステージ22がZ軸に沿って移動すると、試料Wとビーム照射装置1との間の間隔Dが変わる。このため、ステージ駆動系23は、制御装置4の制御下で、後述する間隔調整系14と協調しながら、間隔Dが所望間隔D_targetとなるようにステージ22を移動させてもよい。このとき、制御装置4は、位置計測装置24の計測結果(更には、後述するビーム照射装置1の位置(特に、真空形成部材121の位置)を計測する位置計測装置15の計測結果)に基づいて、実際の間隔Dを特定すると共に、特定した間隔Dが所望間隔D_targetとなるようにステージ駆動系23及び間隔調整系14の少なくとも一方を制御する。このため、位置計測装置15及び24は、間隔Dを検出する検出装置としても機能し得る。尚、試料WのZ軸方向の厚み(寸法)が既知である場合、制御装置4は、実際の間隔Dに代えて/或いは加えて、ビーム照射装置1と基準面(例えば基準板の表面)とのZ軸方向における距離に関する情報と、試料WのZ軸方向の厚み(寸法)に関する情報とを用いて、ビーム照射装置1から試料Wまでの距離を目標となる距離となるように、ステージ駆動系23及び間隔調整系14のうち少なくとも一方を制御してもよい。
 支持フレーム3は、ビーム照射装置1を支持する。具体的には、支持フレーム3は、支持脚31と、支持部材32とを備える。支持脚31は、支持面SF上に配置される。支持脚31と支持面SFとの間には、支持面SFの振動の支持脚31への伝達を防止する、或いは低減するための不図示の防振装置が設置されていてもよい。支持脚31は、例えば、支持面SFから上方に延びる部材である。支持脚31は、支持部材32を支持する。支持部材32は、平面視において、中心に開口321が形成された環状のプレート部材である。支持部材32の下面には、間隔調整系14を介して、ビーム照射装置1の外面(図1から図3に示す例では、差動排気系12が備える側壁部材122の外面)から外側に延びるフランジ部材13の上面が連結されている。このとき、ビーム照射装置1は、開口321を貫通するように配置される。その結果、支持フレーム3は、ビーム照射装置1を支持部材32の下面から吊り下げるように支持することができる。但し、支持フレーム3は、ビーム照射装置1を支持することができる限りは、図1に示す支持方法とは異なる他の支持方法でビーム照射装置1を支持してもよい。尚、支持脚31と支持部材32との間に、支持面SFの振動の支持部材32への伝達を防止する、或いは低減するための不図示の防振装置が設置されていてもよい。
 間隔調整系14は、少なくともZ軸に沿ってビーム照射装置1を移動させることで、真空形成部材121の射出面121LSと試料Wの表面WSuとの間の間隔D、或いは真空形成部材121の射出面121LSから試料Wの表面WSuまでのZ軸方向の距離を調整する。例えば、間隔調整系14は、間隔Dが所望間隔D_targetとなるように、ビーム照射装置1をZ軸方向に沿って移動させてもよい。このような間隔調整系14として、例えば、モータの駆動力を用いてビーム照射装置1を移動させる駆動系、ピエゾ素子の圧電効果によって発生する力を用いてビーム照射装置1を移動させる駆動系、クーロン力(例えば、少なくとも2つの電極間に発生する静電力)を用いてビーム照射装置1を移動させる駆動系、及び、ローレンツ力(例えば、コイルと磁極との間に発生する電磁力)を用いてビーム照射装置1を移動させる駆動系の少なくとも一つが用いられてもよい。但し、射出面121LSと表面WSuとの間の間隔Dを固定したままでよい場合には、間隔調整系14に代えて、シム等の間隔調整部材が、支持部材32とフランジ部材13との間に配置されていてもよい。尚、この場合、シム等の間隔調整部材は支持部材32とフランジ部材13との間に配置されていなくてもよい。また、ビーム照射装置1は、XY方向に沿って移動可能であってもよい。
 間隔調整系14によって移動可能なビーム照射装置1のZ方向における位置(特に、真空形成部材121のZ方向における位置)を計測するために、走査型電子顕微鏡SEMは、位置計測器15を備えている。位置計測器15は、例えば、エンコーダ及びレーザ干渉計のうちの少なくとも一方を含む。尚、位置計測器15は、ビーム照射装置1のXY方向における位置やθX方向、θY方向における姿勢を計測してもよい。また、ビーム照射装置1のXY方向における位置やθX方向、θY方向における姿勢を計測する計測装置が位置計測器15と別に設けられていてもよい。
 制御装置4は、走査型電子顕微鏡SEMの動作を制御する。例えば、制御装置4は、電子ビームEBを試料Wに照射するように、ビーム照射装置1を制御する。例えば、制御装置4は、ビーム通過空間SPb1からSPb3を真空空間にするように、ポンプ系5(特に、真空ポンプ51及び52)を制御する。尚、このとき、ビーム通過空間SPb1、SPb2及びSPb3の真空度は同じでなくてよい。例えば、制御装置4は、試料Wの表面WSuのXY面内の所望位置に電子ビームEBが照射されるように、ステージ駆動系23を制御する。例えば、制御装置4は、真空形成部材121の射出面121LSと試料Wの表面WSuとの間の間隔Dが所望間隔D_targetとなるように、間隔調整系14を制御する。尚、走査型電子顕微鏡SEMの動作を制御するために、制御装置4は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置及びメモリ等の記憶装置の少なくとも一方を含んでいてもよい。
 本実施形態では特に、走査型電子顕微鏡SEMは更に、ビーム照射装置1に対して、所与の力F1を付与可能な付与装置6を備えている。以下、図4を参照しながら、このような力F1を付与する付与装置6について更に詳細に説明する。図4は、付与装置6が付与する力F1を示す断面図である。
 図4に示すように、付与装置6は、支持部材32に固定されている。付与装置6は、支持部材32に固定された状態で、ビーム照射装置1に対して力F1を付与可能である。図1に示す例では、付与装置6は、支持部材32の下面に固定されている。この場合、付与装置6は、支持部材32の下方に位置するフランジ部材13に対して力F1を付与可能である。
 但し、図1に示す付与装置6の配置位置は一例に過ぎない。このため、付与装置6は、ビーム照射装置1に対して力F1を付与可能な任意の位置に配置されていてもよい。例えば、付与装置6は、支持脚31、床等の支持面SF、支持面SFに固定された部材、不図示の天井面等の支持面SC(後述する図9参照)、支持面SCに固定された部材、又は、その他の任意の部材に配置されていてもよい。この場合、付与装置6は、支持脚31、支持面SF、支持面SC又はその他の部材に固定された状態で、ビーム照射装置1に対して力F1を付与してもよい。付与装置6は、ビーム照射装置1に対して間接的に力F1を付与していてもよく、何らかの部材(一例として、支持脚31や支持部材32)を介してビーム照射装置1に対して力F1を付与していてもよい。
 付与装置6は、走査型電子顕微鏡SEMが備える又は走査型電子顕微鏡SEMの外部に用意される電源(以下、走査型電子顕微鏡SEMが備える又は走査型電子顕微鏡SEMの外部に用意される電源を、単に“電源”と称する)から供給される電力を用いることなく、力F1を付与してもよい。つまり、付与装置6は、非電気的に力F1を付与してもよい。尚、非電気的に力F1を付与するとは、電源から供給される電力を用いることなく力F1を付与することを指していてもよい。例えば、付与装置6は、弾性部材(例えば、金属製の又は樹脂製のバネ等)の弾性に起因して発生する力を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6は、例えば、弾性部材を含む。弾性部材は、例えば、支持部材32とフランジ部材13(或いは、ビーム照射装置1の他の部分、以下同じ)とを連結するように配置される。或いは、例えば、付与装置6は、流体(例えば、気体又は液体)の圧力に起因した力を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6は、流体の圧力を力に変換可能な部材(例えば、空気バネ等)を含む。流体の圧力を力に変換可能な部材は、例えば、支持部材32とフランジ部材13とを連結するように配置される。或いは、例えば、付与装置6は、磁力を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6は、磁力を発生可能な永久磁石を含む。永久磁石は、例えば、支持部材32とフランジ部材13の双方に配置されてもよい。この場合、支持部材32に配置される永久磁石とフランジ部材13に配置される永久磁石との間に作用する磁力が、力F1として用いられる。或いは、永久磁石は、例えば、支持部材32とフランジ部材13のいずれか一方に配置され、支持部材32とフランジ部材13のいずれか他方には、磁力によって引き寄せられる又は反発する部材(例えば、強磁性体)が配置されてもよい。この場合、支持部材32及びフランジ部材13のいずれか一方に配置される永久磁石と支持部材32及びフランジ部材13のいずれか他方に配置される強磁性体等の部材との間に作用する磁力が、力F1として用いられる。
 付与装置6が非電気的に力F1を付与する場合には、付与装置6の状態を、力F1を付与する状態と力F1を付与しない状態(つまり、力F1の付与を停止する状態)との間で電気的に切り替えられなくてもよい。このため、付与装置6が非電気的に力F1を付与する場合には、付与装置6が力F1を付与可能な状態で走査型顕微鏡SEMに配置されている期間中は、付与装置6は、力F1を付与し続けてもよい。尚、後述するように、付与装置6が電気的に力F1を付与していてもよい。
 付与装置6は、ビーム照射装置1と試料Wとを離すように作用する力を、力F1として付与する。ビーム照射装置1と試料Wとを離すことは、ビーム照射装置1と試料Wとが近づくことを防止する(言い換えれば、抑制する又は阻止する)ことと等価である。従って、付与装置6は、ビーム照射装置1と試料Wとが近づくことを防止する力を、力F1として付与するとも言える。尚、ビーム照射装置1と試料Wとの間に真空領域VSPが形成されている場合には、試料W(特に、試料Wのうち真空領域VSPに面する部分)には、真空領域VSPに起因した負圧が作用する。この負圧は、試料Wとビーム照射装置1とを近づける(つまり、吸引する)力として試料Wに対して作用する。このため、仮に力F1が真空領域VSPに起因した負圧の力よりも小さい場合には、付与装置6は、ビーム照射装置1と試料Wとを離すことができない可能性がある。このため、付与装置6が付与する力F1は、真空領域VSPに起因した負圧の力よりも大きくてもよい。
 ビーム照射装置1がビーム光学系11と差動排気系12とを備えているため、ビーム照射装置1と試料Wとを離すことは、ビーム光学系11及び差動排気系12の少なくとも一方と試料Wとを離すこと(更には、ビーム光学系11及び差動排気系12の少なくとも一方と試料Wとが近づくことを防止すること)と等価である。従って、付与装置6は、ビーム光学系11及び差動排気系12の少なくとも一方と試料Wとを離す力(つまり、ビーム光学系11及び差動排気系12の少なくとも一方と試料Wとが近づくことを防止する力)を、力F1として付与するとも言える。
 ビーム照射装置1及び試料Wは、ビーム照射装置1の射出面121LSと試料Wの表面WSuとが対向する状態で配置される。このため、ビーム照射装置1と試料Wとを離すことは、射出面121LSと表面WSuとを離すこと(更には、射出面121LSと表面WSuとが近づくことを防止する)と等価である。従って、付与装置6は、射出面121LSと表面WSuとを離す力(つまり、射出面121LSと表面WSuとが近づくことを防止する力)を、力F1として付与するとも言える。
 試料Wがステージ22によって保持されているため、ビーム照射装置1と試料Wとを離すことは、ビーム照射装置1とステージ22とを離すこと(更には、ビーム照射装置1とステージ22とが近づくことを防止する)と等価である。従って、付与装置6は、ビーム照射装置1とステージ22とを離す力(つまり、ビーム照射装置1とステージ22とが近づくことを防止する力)を、力F1として付与するとも言える。
 図4に示す例では、ビーム照射装置1が試料Wの上方に配置される。つまり、試料Wがビーム照射装置1の下方に配置される。この場合、付与装置6は、ビーム照射装置1を上方に向けて押し出す又は引っ張るように作用する力を、力F1として付与する。特に、図4に示す例では、付与装置6は、付与装置6の下方に配置されるフランジ部材13に対して(特に、フランジ部材13の上面に対して)力F1を付与している。この場合には、付与装置6は、フランジ部材13の上方からフランジ部材13を上方に向けて引っ張る、或いは引き寄せるように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を上方に向けて引っ張るように作用する力、或いはビーム照射装置1を上方に向けて引くように作用する力)を、力F1として付与する。つまり、付与装置6は、重力方向に逆らう方向に作用する力を、力F1として付与する。フランジ部材13が差動排気系12に接続されているため、フランジ部材13に力F1を付与することは、差動排気系12に力F1を付与することと等価である。このため、付与装置6は、差動排気系12を上方に向けて引っ張るように作用する力を、力F1として付与しているとも言える。更に、差動排気系12がビーム光学系11に接続されているため、フランジ部材13に力F1を付与することは、ビーム光学系11に力F1を付与することと等価である。このため、付与装置6は、ビーム光学系11を上方に向けて引っ張るように作用する力を、力F1として付与しているとも言える。尚、付与装置6はビーム光学系11を移動させるように作用する力を力F1として付与しているとも言える。また、付与装置6はビーム光学系11をビーム光学系11が試料Wから離れる方向に移動させるように作用する力を力F1として付与しているとも言える。
 間隔調整系14は、付与装置6がビーム照射装置1に対して力F1を付与している状態で、ビーム照射装置1と試料Wとの間の間隔Dが所望間隔D_targetとなるように、間隔Dを調整する。逆に言えば、付与装置6は、間隔調整系14が間隔Dを調整している期間中も、ビーム照射装置1に対して力F1を付与し続ける。具体的には、本実施形態では、付与装置6は、間隔Dが所望間隔D_targetとなる場合であっても、ビーム照射装置1に対して力F1を付与し続ける。例えば、付与装置6がバネ等の弾性部材を含む場合には、間隔Dが所望間隔D_targetとなる場合であっても当該弾性部材がビーム照射装置1に対して力F1を付与し続けるように、弾性部材の特性(例えば、バネ定数及び長さの少なくとも一方)が設定される。このため、付与装置6がビーム照射装置1に対して力F1を付与している状況下で間隔調整系14がビーム照射装置1に対して何らかの力を付与していなければ、ビーム照射装置1は、上方に移動してしまう。その結果、間隔Dが所望間隔D_targetよりも大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、間隔調整系14は、付与装置6がビーム照射装置1に力F1を付与している期間中は、力F1が作用する方向とは逆方向に作用する力F2をビーム照射装置1(例えば、そのフランジ部材13)に付与しながら、間隔Dを調整する。図4に示す例では、間隔調整系14は、重力方向に作用する力を、力F2として付与する。つまり、間隔調整系14は、フランジ部材13の上方からフランジ部材13を下方に向けて押し出すように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を下方に向けて押し出すように作用する力)を、力F2として付与する。この場合、例えば、力F2とビーム照射装置1に作用する重力とを合成した力の大きさが力F1の大きさよりも小さくなるような力F2が付与されると、試料Wに対してビーム照射装置1が上方に移動して間隔Dが大きくなる。例えば、力F2とビーム照射装置1に作用する重力とを合成した力の大きさが力F1の大きさよりも大きくなるような力F2が付与されると、試料Wに対してビーム照射装置1が下方に移動して間隔Dが小さくなる。例えば、力F2とビーム照射装置1に作用する重力とを合成した力の大きさが力F1の大きさと同じになるような力F2が付与されると、試料Wに対してビーム照射装置1が静止して間隔Dが維持される。尚、間隔調整系14は、ビーム照射装置1を試料Wに近づく方向に移動させるように作用する力を力F2として付与しているとも言える。
 このように付与装置6がビーム照射装置1に対して力F1を付与している状態で間隔Dが調整されると、間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生じた場合において、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突(つまり、接触)が適切に防止可能となる。以下、その理由について、図5を参照しながら説明する。図5は、間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生じた状況下でのビーム照射装置1と試料Wとの位置関係を示す断面図である。
 間隔調整系14は、通常、電源から供給される電力を用いて作動する。つまり、間隔調整系14は、通常、間隔Dを電気的に調整(つまり、制御)する。このため、仮に電源からの電力の供給が停止すると、間隔調整系14は、間隔Dを調整することができなくなる。従って、間隔調整系14に生ずる異常の一例として、間隔調整系14を作動させるための電力の供給が停止する(或いは、間隔調整系14を作動させるための電力の供給が停止したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。或いは、間隔調整系14自体が故障してしまった(例えば、間隔調整系14を構成する部材又は部品が故障してしまった)場合には、間隔調整系14を作動させるための電力の供給が停止していなくても、間隔調整系14は、間隔Dを調整することができなくなる。従って、間隔調整系14に生ずる異常の一例として、間隔調整系14そのものが故障する(或いは、間隔調整系14そのものが故障したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。また、間隔調整系14に生ずる異常の一例として、制御装置4から間隔調整系14に伝達される制御信号のエラーという異常があげられる。或いは、間隔調整系14に生ずる異常の一例として、制御装置4から間隔調整系14に伝達される制御信号の通りに、間隔調整系14内のアクチュエータが動作しないという異常があげられる。また、地震等に起因して間隔調整系14の外部からの力の影響で間隔Dを調整することができなくなる恐れがある。従って、間隔調整系14に生ずる異常の一例として、間隔調整系14に外部からの力が加わるという異常があげられる。
 間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生ずると、間隔調整系14は、間隔Dを調整するためにビーム照射装置1に付与していた力F2を付与することができなくなる。ここで仮に付与装置6が力F1を付与していなければ、間隔調整系14が力F2を付与することができなくなった後には、ビーム照射装置1は、重力によって下方に落下していく(つまり、移動していく)。つまり、ビーム照射装置1は、試料Wに近づくようにビーム照射装置1の自重で落下する。その結果、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する(例えば、ビーム照射装置1の射出面121LSと試料Wの表面WSuとが衝突する)可能性がある。しかるに、本実施形態では、付与装置6が力F1を付与している。特に、付与装置6は、間隔調整系14が間隔Dを調整している間も、力F1を付与し続けている。このため、間隔調整系14が力F2を付与することができなくなった後においても、ビーム照射装置1には、ビーム照射装置1と試料Wとを離すように作用する力F1が付与される。従って、間隔調整系14が力F2を付与することができなくなると、図5に示すように、ビーム照射装置1は、力F1によって上方に向かって移動する。つまり、ビーム照射装置1は、試料Wから離れるように移動する。言い換えれば、ビーム照射装置1が試料Wから離れるように、ビーム照射装置1の位置が変更される。その結果、間隔Dが所望間隔D_targetよりも大きくなるものの、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する(例えば、ビーム照射装置1の射出面121LSと試料Wの表面WSuとが衝突する)可能性が相対的に小さくなる。つまり、間隔調整系14に異常が生じた場合であっても、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。
 このように、付与装置6が付与する力F1によってビーム照射装置1と試料Wとの衝突が防止されることを考慮すれば、力F1は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突を防止可能な力であると言える。
 尚、間隔Dを調整することができなくなる異常(つまり、力F2を付与することができなくなる異常)が間隔調整系14に生じた場合のみならず、間隔調整系14が力F2を付与可能であるもののビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合においても、上述した力F1が付与されていると、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。以下、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例について説明する。
 例えば、ステージ22を移動させるステージ駆動系23に異常が生ずると、ステージ駆動系23がステージ22を移動させることができなくなる可能性がある。つまり、ビーム照射装置1に対するステージ22の相対的な位置が適切に制御されない可能性がある。言い換えれば、ステージ22が所望位置に位置しなくなる可能性がある。その結果、ステージ22が意図せぬ位置に移動して、ステージ22が保持する試料Wとビーム照射装置1とが衝突してしまう可能性がある。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として、ステージ駆動系23に生ずる異常があげられる。ステージ駆動系23は、通常、電源から供給される電力を用いて作動する。このため、仮に電源からの電力の供給が停止すると、ステージ駆動系23は、ステージ22を移動させることができなくなる。従って、ステージ駆動系23に生ずる異常の一例として、ステージ駆動系23を作動させるための電力の供給が停止する(或いは、ステージ駆動系23を作動させるための電力の供給が停止したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。或いは、ステージ駆動系23自体が故障してしまった(例えば、ステージ駆動系23を構成する部材又は部品が故障してしまった)場合には、ステージ駆動系23を作動させるための電力の供給が停止していなくても、ステージ駆動系23は、ステージ22を移動させることができなくなる。従って、ステージ駆動系23に生ずる異常の一例として、ステージ駆動系23そのものが故障する(或いは、ステージ駆動系23そのものが故障したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。また、ステージ駆動系23に生ずる異常の一例として、制御装置4からステージ駆動系23に伝達される制御信号のエラーという異常があげられる。或いは、ステージ駆動系23に生ずる異常の一例として、制御装置4からステージ駆動系23に伝達される制御信号の通りに、ステージ駆動系23内のアクチュエータが動作しないという異常があげられる。また、地震等に起因してステージ駆動系23の外部からの力の影響で間隔Dを調整することができなくなる恐れがある。従って、ステージ駆動系23に生ずる異常の一例として、ステージ駆動系23に外部からの力が加わるという異常があげられる。
 例えば、上述したように、間隔調整系14が間隔Dを調整する場合には、制御装置4は、位置計測装置15及び24の計測結果に基づいて実際の間隔Dを特定すると共に、特定した間隔Dに基づいて間隔調整系14を制御している。このため、位置計測装置15及び24の少なくとも一方に異常が生じた場合には、制御装置4が実際の間隔Dを特定することができない。制御装置4が実際の間隔Dを特定することができない場合には、間隔調整系14は、間隔Dを適切に調整することができない可能性がある。例えば、間隔調整系14が間隔Dを調整しても、間隔Dが所望間隔D_targetにならない可能性がある。その結果、間隔Dが意図せぬ間隔になってしまって、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突してしまう可能性がある。同様に、ステージ駆動系23がステージ22をXY平面に沿って移動させる場合には、制御装置4は、位置計測装置24の計測結果に基づいてステージ22の位置を特定すると共に、特定した位置に基づいてステージ駆動系23を制御している。このため、位置計測装置24に異常が生じた場合には、制御装置4がステージ22の位置を特定することができない。制御装置4がステージ22の位置を特定することができない場合には、ステージ駆動系23は、ステージ22を適切に移動させることができない可能性がある。例えば、ステージ駆動系23がステージ22を移動させても、ステージ22が所望位置に位置しなくなる可能性がある。その結果、ステージ22が意図せぬ位置に移動して、ステージ22が保持する試料Wとビーム照射装置1とが衝突してしまう可能性がある。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として、位置計測装置15及び24の少なくとも一方に生ずる異常があげられる。
 このような位置計測装置15に生ずる異常の一例として、位置計測装置15がビーム照射装置1の位置(特に、真空形成部材121の位置)を計測することができなくなる異常があげられる。位置計測装置24に生ずる異常の一例として、位置計測装置24がステージ22の位置を計測することができなくなる異常があげられる。位置計測装置15及び24の少なくとも一方は、通常、電源から供給される電力を用いて作動する。このため、仮に電源からの電力の供給が停止すると、位置計測装置15がビーム照射装置1の位置を計測することができなくなる及び/又は位置計測装置24がステージ22の位置を計測することができなくなる。従って、位置計測装置15に生ずる異常の一例として、位置計測装置15を作動させるための電力の供給が停止する(或いは、位置計測装置15を作動させるための電力の供給が停止したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。位置計測装置24に生ずる異常の一例として、位置計測装置24を作動させるための電力の供給が停止する(或いは、位置計測装置24を作動させるための電力の供給が停止したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。位置計測装置15及び24の少なくとも一方に生ずる異常の一例として、位置計測装置15及び24の少なくとも一方の計測結果を制御装置4に出力することができなくなる(つまり、位置計測装置15及び24の少なくとも一方の計測結果が途絶える)異常があげられる。位置計測装置15及び24の少なくとも一方に生ずる異常の一例として、位置計測装置15及び24の少なくとも一方の計測結果を制御装置4に出力することができなくなったことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知するという異常があげられる。また、位置計測装置15及び24の少なくとも一方に生ずる異常の一例として、位置計測装置15及び24の少なくとも一方の計測結果に関する信号が制御装置4に到達する途中で変化してしまうという異常があげられる。
 例えば、実際の間隔Dが小さくなればなるほど、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が高くなる。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として、実際の間隔Dが、間隔Dとして許容し得る所定の第1下限値D_minを下回ってしまうという異常があげられる。尚、間隔Dとして許容し得る所定の第1下限値D_minを予め定めた第1下限値D_minと称してもよい。
 間隔調整系14が間隔Dを調整する場合には、制御装置4は、例えば、位置計測装置15及び24の計測結果から特定可能な実際の間隔Dと所望間隔D_target(つまり、間隔調整系14の駆動目標)とが一致するように間隔調整系14を制御する。このため、実際の間隔Dと所望間隔D_targetとの乖離度が許容し得る所定の第1上限値を上回ってしまった場合には、間隔調整系14が間隔Dを適切に調整することができていない可能性がある。その結果、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が相対的に高くなる。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として、実際の間隔Dと所望間隔D_targetとの乖離度が許容し得る所定の第1上限値を上回ってしまうという異常があげられる。尚、許容し得る所定の第1上限値を予め定めた第1上限値と称してもよい。
 ステージ駆動系23がステージ22を移動させる場合には、制御装置4は、例えば、位置計測装置24の計測結果から特定可能なステージ22の実際の位置と、ステージ22の目標位置(つまり、ステージ駆動系23の駆動目標)とが一致するように、ステージ駆動系23を制御する。このため、ステージ22の実際の位置と目標位置との乖離度が許容し得る所定の第2上限値を上回ってしまった場合には、ステージ駆動系23がステージ22を適切に移動させることができていない可能性がある。その結果、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が相対的に高くなる。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として、ステージ22の実際の位置と目標位置との乖離度が許容し得る所定の第2上限値を上回ってしまうという異常があげられる。尚、許容し得る所定の第2上限値を予め定めた第2上限値と称してもよい。
 上述したビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常(但し、間隔調整系14に生ずる異常を除く)は、間隔調整系14が適切な力F2を付与している(つまり、間隔調整系14に異常が生じていない)状況下で生ずる可能性がある。この場合には、間隔調整系14が力F2の付与を停止すれば、付与装置6が付与する力F1によって、ビーム照射装置1が試料Wから離れるように移動する。その結果、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が小さくなる。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた時点で間隔調整系14が適切な力F2を付与している場合には、間隔調整系14は、力F2の付与を停止してもよい。具体的には、制御装置4は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じたか否かを監視する。例えば、制御装置4は、間隔調整系14の状態、位置計測装置15の状態、ステージ駆動系23の状態及び位置計測装置24の状態の少なくとも一つを監視することで、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じたか否かを監視する。その結果、制御装置4は、異常が生じた場合には、力F2の付与を停止するように間隔調整系14を制御してもよい。但し、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた時点で間隔調整系14が適切な力F2を付与している場合において、間隔調整系14は、そのまま力F2を付与し続けてもよい。この場合であっても、付与装置6が力F1を付与している限りは、ビーム照射装置1が試料Wに近づくようにビーム照射装置1の自重で移動する可能性は相対的に小さい。
 尚、上述した説明では、付与装置6は、フランジ部材13に力F1を付与している。付与装置6は、フランジ部材13を介してビーム照射装置1に力F1を付与している。つまり、付与装置6は、ビーム照射装置1に力F1を付与して、ビーム照射装置1を試料Wから離している。しかしながら、付与装置6は、ビーム照射装置1の任意の部分に力F1を付与してもよい。例えば、付与装置6は、フランジ部材13を介することなく、ビーム照射装置1に力F1を付与してもよい。例えば、付与装置6は、ビーム照射装置1に接続された任意の部材に力F1を付与してもよい。
 上述した説明では、付与装置6は、ビーム光学系11及び差動排気系12の双方に力F1を付与している。付与装置6は、ビーム光学系11及び差動排気系12の双方に力F1を付与して、ビーム光学系11及び差動排気系12の双方を試料Wから離している。しかしながら、付与装置6は、ビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか一方に力F1を付与する一方で、ビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか他方に力F1を付与しなくてもよい。例えば、付与装置6は、ビーム光学系11に力F1を付与してビーム光学系11及び差動排気系12の双方と試料Wとを離してもよい。例えば、付与装置6は、差動排気系12に力F1を付与してビーム光学系11及び差動排気系12の双方と試料Wとを離してもよい。例えば、付与装置6は、ビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか一方に力F1を付与してビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか一方と試料Wとを離す一方で、ビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか他方に力F1を付与せずにビーム光学系11及び差動排気系12のいずれか他方と試料Wと離さなくてもよい。尚、差動排気系12に力F1を付与して差動排気系12と試料Wとを離す一方で、ビーム光学系11に力F1を付与せずにビーム光学系11と試料Wと離さない走査型電子顕微鏡の一例が、後述する第6変形例に記載されている。
 尚、上述した実施形態では、付与装置6はビーム光学系11及び差動排気系12の移動方向と同じ向きに、言い換えるとビーム光学系11及び差動排気系12が移動する軸と同じ軸に沿って力F1を付与している。このため、ビーム光学系11及び差動排気系12の移動方向と異なる向きに力F1を付与している場合と比べて、ビーム光学系11及び差動排気系12の移動方向での位置決め精度を向上させることができる利点がある。
 (3)変形例
 続いて、走査型電子顕微鏡SEMの変形例について説明する。
 (3-1)第1変形例
 はじめに、図6から図8を参照しながら、第1変形例における走査型電子顕微鏡SEMaについて説明する。図6は、第1変形例における走査型電子顕微鏡SEMaの構造を示す断面図である。図7は、第1変形例において付与装置6が付与する力F1を示す断面図である。図8は、第1変形例において間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生じた状況下でのビーム照射装置1と試料Wとの位置関係を示す断面図である。尚、上述した走査型電子顕微鏡SEMが備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。後述する第2変形例以降においても、既に説明済みの構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
 図6に示すように、走査型電子顕微鏡SEMaは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、支持部材32とフランジ部材13との上下関係が反転しているという点において異なっている。具体的には、走査型電子顕微鏡SEMaは、支持部材32の上方にフランジ部材13が配置されるという点で、支持部材32の下方にフランジ部材13が配置される上述した走査型電子顕微鏡SEMとは異なる。言い換えれば、走査型電子顕微鏡SEMaは、フランジ部材13よりも支持部材32の方が試料Wに近接するという点で、支持部材32の下方にフランジ部材13が配置される上述した走査型電子顕微鏡SEMとは異なる。更に、走査型電子顕微鏡SEMaは、支持部材32の上面に固定された付与装置6を備えているという点で、支持部材32の下面に付与装置6が固定された上述した走査型電子顕微鏡SEMとは異なる。更に、走査型電子顕微鏡SEMaは、支持部材32の上面に間隔調整系14を介してフランジ部材13の下面が連結されているという点で、支持部材32の下面に間隔調整系14を介してフランジ部材13の上面が連結されている上述した走査型電子顕微鏡SEMとは異なる。走査型電子顕微鏡SEMaのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 第1変形例では、付与装置6は、上述した力F1に代えて力F1aをビーム照射装置1に付与する。具体的には、図7に示すように、付与装置6は、付与装置6の上方に配置されるフランジ部材13に対して(特に、フランジ部材13の下面)に対して力F1aを付与する。つまり、付与装置6は、フランジ部材13の下方からフランジ部材13を上方に向けて押し出すように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を上方に向けて押し出すように作用する力)を力F1aとして付与する。力F1aのその他の特徴は、力F1のその他の特徴と同一であってもよい。
 第1変形例では、間隔調整系14は、上述した力F2に代えて力F2aをビーム照射装置1に付与する。具体的には、図7に示すように、間隔調整系14は、間隔調整系14の上方に配置されるフランジ部材13に対して(特に、フランジ部材13の下面)に対して力F2aを付与する。つまり、間隔調整系14は、フランジ部材13の下方からフランジ部材13を下方に向けて引っ張る、或いは引き寄せるように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を下方に向けて引っ張るように作用する力、或いはビーム照射装置1を下方に向けて引くように作用する力)を、力F2aとして付与する。力F2aのその他の特徴は、力F2のその他の特徴と同一であってもよい。
 このような第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaにおいても、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合において、図8に示すように、ビーム照射装置1は、力F1aによって上方に向かって移動する。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。加えて、第1変形例では、フランジ部材13の下方に支持部材32が配置されるため、支持部材32は、ビーム照射装置1の下方への落下を制限するストッパとして機能し得る。具体的には、ビーム照射装置1が下方へ落下する状況下でフランジ部材13が支持部材32に接触すると、ビーム照射装置1の落下が支持部材32によって制限される。このため、ビーム照射装置1が試料Wに衝突する前にフランジ部材13が支持部材32に接触するように調整されていれば、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突がより適切に防止される。例えば、フランジ部材13及び支持部材32間の距離が間隔D未満になるように調整されていれば、ビーム照射装置1が試料Wに衝突する前にフランジ部材13が支持部材32に接触するため、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突がより適切に防止される。
 (3-2)第2変形例
 続いて、図9から図11を参照しながら、第2変形例における走査型電子顕微鏡SEMbについて説明する。図9は、第2変形例における走査型電子顕微鏡SEMbの構造を示す断面図である。図10は、第2変形例において付与装置6が付与する力F1bを示す断面図である。図11は、第2変形例において間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生じた状況下でのビーム照射装置1と試料Wとの位置関係を示す断面図である。
 図9に示すように、走査型電子顕微鏡SEMbは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ステージ装置2がビーム照射装置1の上方に配置されるという点で異なっている。この場合、ビーム照射装置1は、ビーム照射装置1から上方に向けて電子ビームEBを射出するように配置される。つまり、ビーム照射装置1は、ビーム光学系11の上方に差動排気系12が配置され且つ射出面121LSが上方を向くように配置される。更に、ステージ装置2は、上述した表面WSuが下方を向いた状態で試料Wを保持できるように配置される。具体的には、定盤21は、例えば、天井等の支持面SCに配置される。或いは、定盤21は、床等の支持面SF又は天井等の支持面SCから延びる支持部材によって支持されてもよい。ステージ22は、定盤21の下方に配置される。ステージ22は、ステージ22の下側において、上述した表面WSuが下方を向いた状態で試料Wを保持する。走査型電子顕微鏡SEMbのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 第2変形例では、付与装置6は、上述した力F1に代えて力F1bをビーム照射装置1に付与する。具体的には、図10に示すように、付与装置6は、フランジ部材13の上方からフランジ部材13を下方に向けて押し出すように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を下方に向けて押し出すように作用する力)を力F1bとして付与する。付与装置6は、重力方向に作用する力を力F1bとして付与する。力F1bのその他の特徴は、力F1のその他の特徴と同一であってもよい。
 第2変形例では、間隔調整系14は、上述した力F2に代えて力F2bをビーム照射装置1に付与する。具体的には、図10に示すように、間隔調整系14は、フランジ部材13の上方からフランジ部材13を上方に向けて引っ張る、或いは引き寄せるように作用する力(つまり、ビーム照射装置1を上方に向けて引っ張るように作用する力、或いはビーム照射装置1を上方に向けて引くように作用する力)を、力F2bとして付与する。間隔調整系14は、重力方向に逆らう方向作用する力を、力F2bとして付与する。力F2aのその他の特徴は、力F2のその他の特徴と同一であってもよい。
 このような第2変形例の走査型電子顕微鏡SEMbにおいても、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合において、図11に示すように、ビーム照射装置1は、力F1bによって下方に向かって移動する。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第2変形例の走査型電子顕微鏡SEMbは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 加えて、第2変形例の走査型電子顕微鏡SEMbにおいても、第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaと同様に、フランジ部材13よりも支持部材32の方が試料Wに近接している。このため、支持部材32は、ビーム照射装置1の上方への移動を制限するストッパとして機能し得る。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突がより適切に防止される。但し、第2変形例においても、フランジ部材13の方が支持部材32よりも試料Wに近接していてもよい。
 尚、第2変形例において付与装置6が付与する力F1bは、重力方向に作用する力である。このため、ビーム照射装置1に作用する重力は、ビーム照射装置1と試料Wとを離すように作用する力と等価である。そうすると、第2変形例では、走査型電子顕微鏡SEMbは、付与装置6が付与する力F1bに加えて又は代えて、ビーム照射装置1に作用する重力を、ビーム照射装置1と試料Wとを離す力として用いてもよい。尚、走査型電子顕微鏡SEMbは、付与装置6が付与する力F1bに代えて、ビーム照射装置1に作用する重力を、ビーム照射装置1と試料Wとを離す力として用いる場合には、走査型電子顕微鏡SEMbは、付与装置6を備えていなくてもよい。
 (3-3)第3変形例
 続いて、図12から図13を参照しながら、第3変形例における走査型電子顕微鏡SEMcについて説明する。図12は、第3変形例における走査型電子顕微鏡SEMcの構造を示す断面図である。図13は、第3変形例において付与装置6cが付与する力F1cを示す断面図である。
 図12に示すように、走査型電子顕微鏡SEMcは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ビーム照射装置1に力F1を付与する付与装置6に代えて、ステージ22に力F1cを付与する付与装置6cを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMcのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 付与装置6cは、支持脚31に接続される支持部材33cに固定されている。付与装置6cは、支持部材33cに固定された状態で、ステージ22に対して力F1cを付与可能である。図12に示す例では、付与装置6cは、ステージ22よりも上方に配置される支持部材33cの下面に固定されている。この場合、付与装置6cは、支持部材33cの下方に位置するステージ22に対して力F1cを付与可能である。但し、図12に示す付与装置6cの配置位置は一例に過ぎない。このため、付与装置6cは、ステージ22に対して力F1cを付与可能な任意の位置に配置されていてもよい。例えば、付与装置6cは、定盤21、支持脚31、床等の支持面SF、支持面SFに固定された部材、不図示の天井面等の支持面SC、支持面SCに固定された部材、又は、その他の任意の部材に配置されていてもよい。付与装置6cは、付与装置6と同様に、電源から供給される電力を用いることなく、力F1cを付与する。付与装置6cのその他の特徴は、上述した付与装置6のその他の特徴と同一であってもよい。
 付与装置6cは、付与装置6と同様に、ビーム照射装置1と試料Wとを離すように作用する力を、力F1cとして付与する。図12及び図13に示す例では、試料Wがビーム照射装置1の下方に配置される。この場合、付与装置6cは、ステージ22を下方に向けて押し出す又は引っ張るように作用する力を、力F1cとして付与する。特に、図12及び図13に示す例では、付与装置6cは、付与装置6cの下方に配置されるステージ22に対して力F1cを付与している。この場合には、図13に示すように、付与装置6cは、ステージ22の上方からステージ22を下方に向けて押し出すように作用する力を、力F1cとして付与する。つまり、付与装置6cは、重力方向に作用する力を、力F1cとして付与する。この場合には、走査型電子顕微鏡SEMcは、第2変形例の走査型顕微鏡SEMbと同様に、付与装置6cが付与する力F1cに加えて又は代えて、ステージ22に作用する重力及び試料Wに作用する重力を、ビーム照射装置1と試料Wとを離す力として用いてもよい。力F1cのその他の特徴は、上述した力F1のその他の特徴と同一であってもよい。
 第3変形例では、ステージ駆動系23は、付与装置6cがステージ22に対して力F1cを付与している状態で、ステージ22を移動させる。逆に言えば、付与装置6cは、ステージ駆動系23がステージ22を移動させている期間中も、ステージ22に対して力F1cを付与し続ける。具体的には、本実施形態では、付与装置6cは、ステージ22が所望位置に移動して間隔Dが所望間隔D_targetとなる場合であっても、ステージ22に対して力F1cを付与し続ける。例えば、付与装置6cがバネ等の弾性部材を含む場合には、間隔Dが所望間隔D_targetとなる場合であっても当該弾性部材がステージ22に対して力F1cを付与し続けるように、弾性部材の特性(例えば、バネ定数及び長さの少なくとも一方)が設定される。このため、付与装置6cがステージ22に対して力F1cを付与している状況下でステージ駆動系23がステージ22に対してZ軸方向に作用する力を何ら付与していなければ、ステージ22が下方に移動して間隔Dが所望の間隔D_targetからずれてしまう可能性がある。なぜならば、上述したようにステージ22と定盤21との間には不図示の防振装置が配置されているため、ステージ22が下方に移動する可能性がゼロではないからである。そこで、第3変形例では、ステージ駆動系23は、付与装置6cがステージ22に力F1cを付与している期間中は、力F1cが作用する方向とは逆方向に作用する力F3cをステージ22に付与しながら、ステージ22を移動させる。図12及び図13に示す例では、ステージ駆動系23は、重力方向に逆らう方向に作用する力を、力F3cとして付与する。つまり、ステージ駆動系23は、ステージ22を上方に向けて押し出す又は引っ張るように作用する力を、力F3cとして付与する。この場合、例えば、力F1cとステージ22及び試料Wに作用する重力とを合成した力の大きさが力F3cの大きさよりも大きくなるような力F3cが付与されると、ビーム照射装置1に対して試料Wが下方に移動して間隔Dが大きくなる可能性がある。例えば、力F1cとステージ22及び試料Wに作用する重力とを合成した力の大きさが力F3cの大きさよりも小さくなるような力F3cが付与されると、ビーム照射装置1に対して試料Wが上方に移動して間隔Dが小さくなる。例えば、力F1cとステージ22及び試料Wに作用する重力とを合成した力の大きさが力F3cの大きさと同じになるような力F3cが付与されると、ビーム照射装置1に対して試料Wが静止して間隔Dが維持される。尚、力F3cのその他の特徴は、上述した力F2のその他の特徴と同一であってもよい。
 一方で、第3変形例では、間隔調整系14は、上述した力F2を用いることなく、間隔Dを調整してもよい。この場合、間隔調整系14は、ビーム照射装置1を上方に向けて引っ張るように作用する力を用いて間隔Dを調整してもよい。もちろん、間隔調整系14は、ビーム照射装置1を下方に向けて押し出すように作用する力(つまり、上述した力F2)を用いて、間隔Dを調整してもよい。
 このように付与装置6cがステージ22に対して力F1cを付与すると、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合において、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止可能となる。具体的には、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた後においても、ステージ22には、ビーム照射装置1と試料Wとを離すように作用する力F1cが付与される。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じたとしても、ステージ22が上方に移動する(つまり、試料Wが上方に移動する)可能性は相対的に小さい。このため、力F1cが付与されていない場合と比較すれば、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が相対的に小さくなる。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第3変形例の走査型電子顕微鏡SEMcは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 尚、上述した説明では、付与装置6cは、試料Wを保持するステージ22に対して力F1cを付与している。しかしながら、ステージ22に力F1cを付与する目的は、ステージ22が保持する試料Wとビーム照射装置1との衝突を防止することである。そうすると、付与装置6cは、ステージ22に加えて又は代えて、試料Wに力F1cを付与してもよい。この場合であっても、試料Wとビーム照射装置1との衝突が防止される。尚、試料Wを保持するステージ22に対して力F1cを付与することは、試料Wに対して間接的に力F1cを付与することと実質的には等価である。
 また、走査型電子顕微鏡SEMcは、ステージ22に力F1cを付与する付与装置6cに加えて、ビーム照射装置1に力F1を付与する付与装置6も備えていてもよい。この場合、試料Wとビーム照射装置1との衝突がより適切に防止される。
 (3-4)第4変形例
 続いて、図14から図16を参照しながら、第4変形例における走査型電子顕微鏡SEMdについて説明する。図14は、第4変形例における走査型電子顕微鏡SEMdの構造を示す断面図である。図15、第4変形例において付与装置6cが付与する力F1dを示す断面図である。図16は、第4変形例において間隔Dを調整することができなくなる異常が間隔調整系14に生じた状況下でのビーム照射装置1と試料Wとの位置関係を示す断面図である。
 図14に示すように、走査型電子顕微鏡SEMdは、上述した第3変形例の走査型電子顕微鏡SEMcと比較して、ステージ装置2がビーム照射装置1の上方に配置されるという点で異なっている。つまり、走査型電子顕微鏡SEMdでは、上述した第2変形例の走査型電子顕微鏡SEMbと同様に、ステージ装置2がビーム照射装置1の上方に配置される。この場合、第2変形例と同様に、ビーム照射装置1は、ビーム照射装置1から上方に向けて電子ビームEBを射出するように配置され、ステージ装置2は、表面WSuが下方を向いた状態で試料Wを保持できるように配置される。走査型電子顕微鏡SEMdのその他の構造は、第2変形例の走査型電子顕微鏡SEMb及び第3変形例の走査型電子顕微鏡SEMcと同一であってもよい。
 第4変形例では、付与装置6cは、上述した力F1cに代えて力F1dをステージ22に付与する。具体的には、図15に示すように、付与装置6cは、ステージ22の下方からステージ22を上方に向けて押し出す又は引っ張るように作用する力を力F1dとして付与する。付与装置6cは、重力方向に逆らう方向に作用する力を力F1dとして付与する。力F1dのその他の特徴は、力F1cのその他の特徴と同一であってもよい。
 第4変形例では、ステージ駆動系23は、上述した力F3cに代えて力F3dをステージ22に付与する。具体的には、図15に示すように、ステージ駆動系23は、ステージ22を下方に向けて押し出すように作用する力を、力F3dとして付与する。ステージ駆動系23は、重力方向に作用する力を、力F3dとして付与する。力F3dのその他の特徴は、力F3cのその他の特徴と同一であってもよい。
 このような第4変形例の走査型電子顕微鏡SEMdにおいても、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合において、図16に示すように、ステージ22は、力F1dによって上方に向かって移動する。従って、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第4変形例の走査型電子顕微鏡SEMdは、上述した第3変形例の走査型電子顕微鏡SEMcが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 (3-5)第5変形例
 続いて、図17を参照しながら、第5変形例における走査型電子顕微鏡SEMeについて説明する。図17は、第5変形例における走査型電子顕微鏡SEMeの構造を示す断面図である。
 図17に示すように、走査型電子顕微鏡SEMeは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、付与装置6を備えていなくてもよいという点で異なっている。走査型電子顕微鏡SEMeのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 上述した付与装置6は、ビーム照射装置1に対して力F1を付与するための装置である。一方で、間隔調整系14もまた、ビーム照射装置1に対して力(例えば、間隔Dを調整するための力)を付与可能である。このため、第5変形例では、走査型電子顕微鏡SEMeは、付与装置6に代えて(或いは、加えて)、間隔調整系14を用いて上述した力F1をビーム照射装置1に付与する。具体的には、第5変形例では、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていない場合には、間隔調整系14は、間隔Dが所望間隔D_targetとなるように、間隔Dを調整する。一方で、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合には、間隔調整系14は、力F1をビーム照射装置1に付与してビーム照射装置1と試料Wとを離す。その結果、付与装置6を備えていない走査型電子顕微鏡SEMeにおいても、上述した走査型電子顕微鏡SEMと同様に、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第5変形例の走査型電子顕微鏡SEMeは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 上述した第3及び第4変形例の夫々においては、付与装置6cがステージ22に力F1c又はF1dを付与している。一方で、ステージ駆動系23もまた、ステージ22に対して力(例えば、ステージ22を移動させるための力)を付与可能である。このため、走査型電子顕微鏡SEMeは、間隔調整系14を用いて力F1をビーム照射装置1に付与することに加えて又は代えて、ステージ駆動系23を用いて、上述した力F1c又はF1dをステージ22に付与してもよい。具体的には、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていない場合には、ステージ駆動系23は、ステージ22が所望位置に位置するように、ステージ22を移動させてもよい(つまり、ステージ22の位置を調整してもよい)。一方で、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合には、ステージ駆動系23は、力F1c又はF1dをステージ22に付与してビーム照射装置1と試料Wとを離してもよい。この場合であっても、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突が適切に防止される。
 尚、力F1を付与するための装置として付与装置6に代えて用いられる間隔調整系14及びステージ駆動系23の夫々は、上述したように電源から供給される電力を用いて力を付与している。この場合、走査型電子顕微鏡SEMeは、実質的には、電源から供給される電力を用いて力F1を付与可能な(つまり、電気的に力F1を付与可能な)付与装置を備える走査型電子顕微鏡と等価である。そうすると、付与装置6は、上述した説明では電源から供給される電力を用いることなく力F1を付与しているが、電源から供給される電力を用いて力F1を付与してもよい。つまり、付与装置6は、上述した説明では非電気的に力F1を付与しているが、電気的に力F1を付与してもよい。例えば、付与装置6は、電源から供給される電力を用いて、少なくとも2つの電極の間に作用するクーロン力(つまり、静電力)を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6は、少なくとも2つの電極を含んでいてもよい。或いは、例えば、付与装置6は、電源から供給される電力を用いて、磁石(例えば、永久磁石又は電磁石)とコイルとの間に作用するローレンツ力(つまり、電磁力)を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6は、磁石及びコイルを含んでいてもよい。尚、付与装置6が電気的に力F1を付与する場合、上記電源とは異なる電源から供給される電力を用いてもよい。異なる電源としては、一次電池や二次電池、コンデンサ等であってもよい。
 このように電源から供給される電力を用いて付与装置6が力F1を付与する場合には、付与装置6の状態は、力F1を付与する状態と力F1を付与しない状態との間で容易に切替可能である。この場合、付与装置6は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合に力F1を付与してもよい。一方で、付与装置6は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていない場合には力F1を付与しなくてもよい。
 (3-6)第6変形例
 続いて、図18から図19を参照しながら、第6変形例における走査型電子顕微鏡SEMfについて説明する。図18は、第6変形例における走査型電子顕微鏡SEMfの構造を示す断面図である。図19は、第6変形例における走査型電子顕微鏡SEMfが備えるビーム照射装置1fの構造を示す断面図である。
 図18及び図19に示すように、走査型電子顕微鏡SEMfは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ビーム光学系11と差動排気系12とが一体化されているビーム照射装置1に代えて、ビーム光学系11fと差動排気系12fとが分離されている(つまり、一体化されていない)ビーム照射装置1fを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMfのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 ビーム照射装置1fは、ビーム光学系11に代えて、ビーム光学系11fを備えているという点で、上述したビーム光学系11とは異なる。ビーム光学系11fは、ビーム光学系11と比較して、筐体111の外面から外側に延びるフランジ部材161fが筐体111に形成されているという点で異なる。更に、ビーム光学系11fは、フランジ部材13を介することなく支持されているという点で、フランジ部材13を介して支持されているビーム光学系11とは異なる。図18に示す例では、ビーム光学系11fは、天井等の支持面SCに、吊り下げ部材を介して吊り下げられた状態で支持されている。但し、ビーム光学系11fは、その他の支持方法で支持されていてもよい。ビーム光学系11fのその他の構造は、ビーム光学系11と同一であってもよい。
 ビーム照射装置1fは、差動排気系12に代えて、差動排気系12fを備えているという点で、上述したビーム光学系11とは異なる。差動排気系12fは、上述した差動排気系12と比較して、側壁部材122を備えていなくてもよいという点で異なる。このため、第6変形例では、フランジ部材13は、真空形成部材121の外面に形成される。差動排気系12fのその他の構造は、差動排気系12と同一であってもよい。
 フランジ部材161fの下面とフランジ部材13の上面とは、円筒状のベローズ162fを介して接続される。ベローズ162fは、ビーム照射装置1fの筐体111と差動排気系12fの真空形成部材121との間の空間SPfを取り囲んで、空間SPfの気密性を確保する部材である。この空間SPfは、ビーム通過空間SPb2に連通している。このため、空間SPfは、ビーム通過空間SPb2と共に真空ポンプ51によって排気されて減圧される。従って、ベローズ162fは、ビーム通過空間SPb2の気密性を確保する(言い換えれば、ビーム通過空間SPb2の真空度を維持する)ための部材であるとも言える。
 更に、ベローズ162fは、ビーム光学系11fとは別個に差動排気系12fを移動させるための部材でもある。具体的には、第6変形例では、間隔調整系14は、間隔Dを調整するために、差動排気系12fを移動させる。一方で、差動排気系12fとビーム光学系11fとが伸縮性のあるベローズ162fによって接続されているため、差動排気系12fを移動させる力は、ビーム光学系11fに伝達される前にベローズ162fによって吸収される。従って、間隔調整系14は、ビーム光学系11fを移動させることなく、差動排気系12fを移動させて間隔Dを調整することができる。但し、間隔調整系14は、差動排気系12fに加えてビーム光学系11fを移動させて間隔Dを調整してもよい。
 更に、付与装置6は、フランジ部材13が接続されている差動排気系12fに力F1を付加する。一方で、差動排気系12fに付与された力F1は、ビーム光学系11fに伝達される前にベローズ162fによって吸収される。従って、付与装置6は、ビーム光学系11fに力F1を付与することなく、差動排気系12fに力F1を付加することができる。この場合であっても、ビーム光学系11fよりも試料Wに近接している差動排気系12fと試料Wとの衝突が適切に防止される。つまり、第6変形例の走査型電子顕微鏡SEMfは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 尚、付与装置6は、差動排気系12fに加えて又は代えて、ビーム光学系11fに力F1を付与してもよい。つまり、付与装置6は、差動排気系12fに力F1を付与しつつ又は付与することなく、ビーム光学系11fに力F1を付与してビーム光学系11f及び差動排気系12fの少なくとも一方と試料Wとを離してもよい。
 (3-7)第7変形例
 続いて、図20を参照しながら、第7変形例における走査型電子顕微鏡SEMgについて説明する。図20は、第7変形例における走査型電子顕微鏡SEMgの構造を示す断面図である。
 図20に示すように、走査型電子顕微鏡SEMgは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、圧力計17gを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMgのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。
 圧力計17gは、ビーム照射装置1と試料Wとの間の空間(特に、ビーム通過空間SPb3を含む真空領域VSP)の圧力を計測可能な計測装置である。圧力計17gの計測結果(つまり、真空領域VSPの圧力)は、制御装置4に出力される。制御装置4は、圧力計17gの計測結果に基づいて、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じているか否かを判定する。具体的には、ビーム照射装置1と試料Wとの間の間隔Dが変わることに起因して、真空領域VSPの圧力が変わる可能性がある。例えば、間隔Dが小さくなるほど、真空領域VSPの圧力が小さくなる可能性がある。更に、間隔Dが小さくなるほど、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性が高くなる。このため、ビーム照射装置1と試料Wとの間の空間(特に、ビーム通過空間SPb3を含む真空領域VSP)の圧力は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じているか否かを判定するために利用可能な指標値となる。この場合、制御装置4は、真空領域VSの圧力が、真空領域VSの圧力として許容し得る所定の第2下限値を下回ってしまう場合には、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていると判定してもよい。この場合、真空領域VSの圧力として許容し得る所定の第2下限値を下回ってしまうという異常(つまり、真空領域VSの圧力の異常)は、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例となる。
 このような第7変形例の走査型電子顕微鏡SEMgは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 尚、ビーム通過空間SPb3がビーム通過空間SPb1及びSPb2に連通しているため、ビーム通過空間SPb3の圧力(つまり、真空領域VSPの圧力)は、ビーム通過空間SPb1及びSPb2の圧力に依存して変化する可能性がある。このため、圧力計17gは、真空領域VSPの圧力を計測することに加えて又は代えて、ビーム通過空間SPb1及びSPb2bの少なくとも一方の圧力を計測してもよい。更に、ビーム通過空間SPb3が差動排気によって排気されているため、ビーム通過空間SPb3の圧力(つまり、真空領域VSPの圧力)は、差動排気用の配管125内の空間の圧力に依存して変化する可能性がある。このため、圧力計17gは、真空領域VSPの圧力を計測することに加えて又は代えて、差動排気用の配管125内の空間の圧力を計測してもよい。
 走査型電子顕微鏡SEMgは、圧力計17gに加えて又は代えて、圧力を計測する対象となる空間に対して気体を流して圧力を計測するエアマイクロセンサを備えていてもよい。
 尚、圧力計17gの計測結果を用いてビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じているか否かが判定される場合には、圧力計17gに異常が生ずると、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じているか否かが適切に判定されない可能性がある。例えば、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が実際には生じているにも関わらず、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていないと誤判定されてしまう可能性がある。その結果、ビーム照射装置1と試料Wとが衝突する可能性がある。このため、第7変形例では、圧力計17gに生ずる異常が、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常の一例として用いられてもよい。このような圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gが真空領域VSPの圧力を計測することができなくなる異常があげられる。例えば、圧力計17gは、通常、電源から供給される電力を用いて作動する。このため、仮に電源からの電力の供給が停止すると、圧力計17gは、真空領域VSPの圧力を計測することができなくなる。従って、圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gを作動させるための電力の供給が停止する(或いは、圧力計17gを作動させるための電力の供給が停止したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。或いは、圧力計17g自体が故障してしまった(例えば、圧力計17gを構成する部材又は部品が故障してしまった)場合には、圧力計17gを作動させるための電力の供給が停止していなくても、圧力計17gは、真空領域VSPの圧力を計測することができなくなる。従って、圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gそのものが故障する(或いは、圧力計17gそのものが故障したことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知する)という異常があげられる。また、圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gの計測結果を制御装置4に出力することができなくなる(つまり、圧力計17gの計測結果が途絶える)異常があげられる。圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gの計測結果を制御装置4に出力することができなくなったことを制御装置4又はその他の異常検出装置が検知するという異常があげられる。また、圧力計17gに生ずる異常の一例として、圧力計17gの計測結果に関する信号が制御装置4に到達する途中で変化してしまうという異常があげられる。
 (3-8)第8変形例
 続いて、図21から図23を参照しながら、第8変形例における走査型電子顕微鏡SEMhについて説明する。図21は、第8変形例における走査型電子顕微鏡SEMhの構造を示す断面図である。図22及び図23の夫々は、第8変形例における走査型電子顕微鏡SEMhが備えるビーム照射装置1hの構造を示す断面図である。
 図21から図23に示すように、走査型電子顕微鏡SEMhは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、配管117に、配管117を開閉可能な開閉部材(例えば、バルブ)181hが配置されており、且つ、配管125に、配管125を開閉可能な開閉部材(例えば、バルブ)182hが配置されているという点において異なっている。開閉部材181h及び182hは、制御装置4の制御下で、夫々、配管117及び125を開閉可能である。具体的には、制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合には、配管117及び125を閉じるように開閉部材181h及び182hを制御する。配管117が閉じられると、真空ポンプ51によるビーム通過空間SPb1からSPb3の排気が中断される。配管125が閉じられると、真空ポンプ52によるビーム通過空間SPb3の周囲の空間の排気(つまり、差動排気によるビーム通過空間SPb3の排気)が中断される。このため、第8変形例では、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合には、ビーム照射装置1hと試料Wとの間に形成されていた真空領域VSPが消滅する。ここで、仮にビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合においても真空領域VSPが形成され続けると、真空領域VSPに面する試料Wの表面WSuに作用する負圧に起因して、試料WSuのうち真空領域VSPに面する部分が真空領域VSPに向かって引き寄せられる可能性がある。つまり、試料WSuのうち真空領域VSPに面する部分がビーム照射装置1hに近づくように上方に向かって引き寄せられる可能性がある。一方で、真空領域VSPが消滅すれば、試料WSuのうち真空領域VSPに面する部分がビーム照射装置1hに近づくように上方に向かって引き寄せられる可能性はなくなる。このため、第8変形例では、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合に配管117及び125が閉じられることで、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突がより一層防止される。
 更に、走査型電子顕微鏡SEMhは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ビーム照射装置1に代えて、ビーム照射装置1hを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMhのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。ビーム照射装置1hは、上述したビーム照射装置1と比較して、ビーム通過空間SPb1内において電子ビームEBの経路に挿脱可能な遮断部材183h及び184hを備えているという点において異なる。遮断部材183h及び184hの夫々は、電気的な力を用いることなく(つまり、非電気的に)、電子ビームEBを遮断可能な(つまり、通過させない)部材である。例えば、遮断部材183h及び184hの夫々は、電子ビームEBが通過できない高透磁率材料(或いは、絶縁体)から構成されていてもよい。但し、走査型電子顕微鏡SEMhは、遮断部材183h及び184hの少なくとも一方に加えて又は代えて、電気的に電子ビームEBを遮断可能な(つまり、通過させない)遮断装置を備えていてもよい。例えば、走査型電子顕微鏡SEMhは、電子ビームEBを構成する荷電粒子を電気的に捕捉する捕捉装置(例えば、ファラデーカップと、ファラデーカップに向けて電子ビームEBを偏向させる偏向装置とを含む捕捉装置)を、遮断装置として備えていてもよい。
 遮断部材183h及び184hの夫々の状態は、制御装置4の制御下で、電子ビームEBの経路に挿入されている状態と、電子ビームEBの経路に挿入されていない状態との間で切替可能である。具体的には、制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていない場合には、図22に示すように、遮断部材183h及び184hの夫々の状態が、電子ビームEBの経路に挿入されていない状態となるように、遮断部材183h及び184hを移動可能な不図示の駆動系を制御する。その結果、真空空間であるビーム通過空間SPb1からSPb3を介して電子ビームEBが試料Wに照射される。一方で、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合には、上述したように、真空ポンプ51及び52による排気が中断される。このため、ビーム通過空間SPb1からSPb3が真空空間でなくなる可能性がある。このような真空空間でないビーム通過空間SPb1からSPb3を介した電子ビームEBの照射を防止するために、制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合には、図23に示すように、遮断部材183h及び184hの夫々の状態が、電子ビームEBの経路に挿入されている状態となるように、遮断部材183h及び184hを移動可能な不図示の駆動系を制御する。その結果、電子ビームEBの経路と真空領域VSPとが遮断される。従って、ビーム通過空間SPb1からSPb3を介して電子ビームEBが試料Wに照射されなくなる。
 遮断部材183h及び184hは、電子ビームEBの経路に挿入されている状態において、電気的な力を用いることなく(つまり、非電気的に)、ビーム通過空間SPb1(つまり、ビーム照射装置1の内部空間)の少なくとも一部を密閉可能な部材であってもよい。但し、走査型電子顕微鏡SEMhは、遮断部材183h及び184hの少なくとも一方に加えて又は代えて、電気的な力を用いてビーム通過空間SPb1の少なくとも一部を密閉可能な密閉装置を備えていてもよい。例えば、遮断部材183h及び184hは、電子ビームEBの経路に挿入されている状態において、ビーム通過空間SPb1のうち遮断部材183h及び184hによって囲まれた空間部分を密閉可能な部材であってもよい。この場合には、真空ポンプ51及び52による排気が中断された後であっても、ビーム通過空間SPb1のうちの少なくとも一部の空間部分の真空度が維持される。その結果、真空ポンプ51及び52による排気が再開されてからビーム通過空間SPb1の減圧が完了するまでに要する時間が短縮可能となる。
 特に、遮断部材183h及び184hは、電子ビームEBの経路に挿入されている状態において、ビーム通過空間SPb1のうち電磁レンズ114、対物レンズ115及び電子検出器116が存在する少なくとも一部の空間部分を密閉可能な部材であってもよい。このため、遮断部材183h及び184hは、遮断部材183h及び184hによって囲まれた空間内に電磁レンズ114、対物レンズ115及び電子検出器116が存在するように配置されてもよい。
 尚、遮断部材183h及び184hがビーム通過空間SPb1のうちの少なくとも一部の空間部分を密閉可能な部材である場合には、遮断部材183h及び184hの電子ビームEBの経路への挿入に伴って、真空ポンプ51によるビーム通過空間SPb2及びSPb3の排気もまた実質的に中断される。つまり、開閉部材181hが配管117を閉じなくても、ビーム通過空間SPb3に形成されていた真空領域VSPが消滅する。このため、ビーム照射装置1hは、開閉部材181hを備えていなくてもよい。
 制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合において、開閉部材181h及び182hを制御することに加えて又は代えて、真空ポンプ51及び52を停止してもよい。この場合であっても、ビーム照射装置1hと試料Wとの間に形成されていた真空領域VSPが消滅する。このため、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突がより一層防止される。
 制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合において、遮断部材183h及び184hを制御することに加えて又は代えて、電子銃113を停止してもよい。この場合であっても、ビーム通過空間SPb1からSPb3を介して電子ビームEBが試料Wに照射されなくなる。
 尚、第8変形例では、走査型電子顕微鏡SEMhは、付与装置6を備えていなくてもよい。この場合であっても、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合に開閉部材181h及び182hによって及び/又は遮断部材183h及び184hによってビーム通過空間SPb1からSPb3の排気が中断されれば、真空領域VSPが消滅するがゆえに、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突が相応に防止可能である。
 (3-9)第9変形例
 続いて、第9変形例における走査型電子顕微鏡SEMiについて説明する。走査型電子顕微鏡SEMiは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ビーム照射装置1に代えて、ビーム照射装置1iを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMeのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。このため、以下では、図24を参照しながら、第9変形例のビーム照射装置1iについて説明する。図24は、第9変形例のビーム照射装置1iの構造を示す断面図である。
 図24に示すように、ビーム照射装置1iは、上述したビーム照射装置1と比較して、真空形成部材121の射出面121LSに、気体供給孔126iが形成されているという点において異なっている。ビーム照射装置1iのその他の構造は、ビーム照射装置1と同一であってもよい。
 気体供給孔126iは、ビーム射出口1232及び排気溝124を取り囲むように形成される。気体供給孔126iは、射出面121LSにおいて離散的な配列パターンで離散的に配列するように、複数形成されてもよい。例えば、気体供給孔126iは、射出面121LSにおいて環状に配列するように、複数形成されてもよい。或いは、気体供給孔126iは、射出面121LSにおいて連続的な分布パターンで連続的に分布するように形成されていてもよい。例えば、環状の気体供給孔126iが、射出面121LSに形成されてもよい。
 気体供給孔126iには、気体供給孔126iに連通するように真空形成部材121(更には、必要に応じて側壁部材122)に形成される配管127iを介して、走査型電子顕微鏡SEMiが備える又は走査型電子顕微鏡SEMiの外部に用意される気体供給装置7が連結されている。気体供給装置7は、配管127iを介して気体供給孔126iに気体を供給する。気体は、例えば、空気、CDA(Clean Dry Air)及び不活性ガスの少なくとも一つであってもよい。不活性ガスの一例として、窒素ガス及びアルゴンガスの少なくとも一方があげられる。尚、気体は、含有する水蒸気が所定量以下である気体であってもよい。気体供給孔126iは、気体供給装置7から供給された気体を、真空領域VSPの周囲の空間(つまり、ビーム通過空間SPb3の周囲の空間)に向けて供給(例えば、噴出)する。
 真空領域VSPの周囲の空間に向けて供給された気体は、真空領域VSPへの不要物質の進入を防止するエアカーテンとして機能する。つまり、真空領域VSPの周囲の空間に向けて供給された気体は、真空領域VSPに含まれるビーム通過空間SPb3への不要物質の進入を防止するエアカーテンとして機能する。その結果、ビーム通過空間SPb3の外部からビーム通過空間SPb3の内部へと進入した不要物質によって電子ビームEBの適切な照射が妨げられにくくなる。このため、ビーム照射装置1iは、電子ビームEBを試料Wに適切に照射することができる。尚、不要物質は、電子ビームEBの適切な照射を妨げる物質である。不要物質の一例として、例えば、水蒸気(つまり、気体状の水分子)及びレジスト由来のアウトガスがあげられる。
 加えて、真空領域VSPの周囲の空間に向けて供給された気体は、試料Wに対してビーム照射装置1iを浮上させるための気流としても機能し得る。言い換えれば、気体供給孔126iから気体が供給されている場合には、気体供給孔126iから供給される気体という流体の圧力によって、ビーム照射装置1iが試料Wに近接することが抑制される。その結果、気体供給孔126iから気体が供給される場合には、気体供給孔126iから気体が供給されない場合と比較して、ビーム照射装置1iと試料Wとの衝突がより一層防止される。
 気体供給装置7は、制御装置4の制御下で、配管127iを介して気体供給孔126iに気体を供給する供給状態と、配管127iを介して気体供給孔126iに気体を供給しない非供給状態との間で切替可能であってもよい。例えば、制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じた場合には、配管127iを介して気体供給孔126iに気体を供給するように気体供給装置7を制御してもよい。一方で、制御装置4は、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じていない場合には、配管127iを介して気体供給孔126iに気体を供給しないように気体供給装置7を制御してもよい。この場合においても、気体供給孔126iから気体が供給されない場合と比較して、ビーム照射装置1iと試料Wとの衝突がより一層防止される。
 尚、第9変形例では、走査型電子顕微鏡SEMiは、付与装置6を備えていなくてもよい。この場合であっても、少なくともビーム照射装置1hと試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じている場合に気体供給孔126iから気体が供給されれば、ビーム照射装置1hと試料Wとの衝突が相応に防止可能である。
 (3-10)第10変形例
 続いて、第10変形例における走査型電子顕微鏡SEMjについて説明する。走査型電子顕微鏡SEMjは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ステージ22に代えてステージ22jを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMjのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。このため、以下では、図25を参照しながら、第10変形例のステージ22jについて説明する。図25は、第10変形例のステージ22jの構造を示す断面図である。
 図25に示すように、ステージ22jは、保持部材221jと、側壁部材222jとを備えている。保持部材221jは、XY平面に沿って延びる円板状の(或いは、その他の任意の形状の)部材である。保持部材221jは、その保持面(図25に示す例では、+Z側の面)HSjで試料Wを保持する部材である。側壁部材222jは、保持部材221jの外縁に隣接する部材である。側壁部材222jは、保持部材221jと一体化されているが、保持部材221jとは別個の部材であってもよい。側壁部材222jは、平面視において保持部材221jを取り囲む部材である。保持部材221jを取り囲むために、側壁部材222jは、例えば、平面視において環状の形状(或いは、その他の任意の形状)を有する部材であってもよい。側壁部材222jは、保持部材221jよりも上方(つまり、+Z側)に突き出るように形成される部材である。側壁部材222jの上面(具体的には、保持面HSjと同じ側を向いた面であって、図25に示す例では、+Z側の面)OSjは、保持部材221jの保持面HSjよりも上方に位置する。このため、ステージ22jには、保持部材221jと側壁部材222jとによって囲まれた凹部空間が形成されている。試料Wは、この凹部空間に収容された状態で保持部材221jによって保持される。
 第10変形例では特に、側壁部材222jの上面OSjは、保持部材221jの保持面HSjよりも、規格上許容される試料Wの厚み(つまり、Z軸方向の長さ)の下限値Wh_min以下となる所定量Wh_set1だけ上方に位置する。例えば、試料Wが、直径が300ミリメートルとなる半導体基板(例えば、シリコンウェハ)である場合には、試料Wの厚さは、750マイクロメートルから800マイクロメートルの範囲に収まるように、JEIDA(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)規格又はSEMI(Semiconductor Equipment and Material International))規格によって定められている。この場合、下限値Wh_minは、750マイクロメートルとなる。従って、側壁部材222jの上面OSjは、保持部材221jの保持面HSjよりも、750マイクロメートル以下となる所定量Wh_set1だけ上方に位置する。このように側壁部材222jの上面OSjが保持部材221jの保持面HSjに対して位置合わせされると、図26に示すように、ステージ22jの移動に伴ってビーム照射装置1が試料Wに対して移動する(特に、XY平面に沿った方向に沿って移動する)場合において、ビーム照射装置1と側壁部材222jとの衝突が防止可能となる。特に、どのような試料Wがステージ22jに保持されたとしても、その試料Wが規格に合致したものである限りは、ビーム照射装置1と側壁部材222jとの衝突が防止可能となる。従って、第10変形例の走査型電子顕微鏡SEMjは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受しつつも、ビーム照射装置1とステージ22jとの衝突(特に、側壁部材222jとの衝突)を適切に防止することができる。
 尚、第10変型例において、真空形成部材121の射出面121LSと表面WSuとの間の間隔D(つまり、Z軸方向におけるビーム照射装置1と試料Wとの間の間隔D)を所望間隔D_targetとするために、真空形成部材121の射出面121LSが側壁部材222jの上面OSjの上方にある状態で、間隔Dが所望間隔D_targetよりも大きな状態から所望間隔D_targetに向かって徐々に狭くなっていくように、射出面121LSと表面WSuとの少なくとも一方をZ軸方向に移動させてもよい。このときには、間隔調整系14の異常(一例として、間隔Dを狭めるように力F2を発生させてしまう異常)が生じたとしても、試料Wの損傷が防止される。
 また、第10変形例では、走査型電子顕微鏡SEMjは、付与装置6を備えていなくてもよい。
 (3-11)第11変形例
 続いて、第11変形例における走査型電子顕微鏡SEMkについて説明する。走査型電子顕微鏡SEMkは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、ステージ22に代えてステージ22kを備えているという点において異なっている。走査型電子顕微鏡SEMkのその他の構造は、走査型電子顕微鏡SEMと同一であってもよい。このため、以下では、図27を参照しながら、第11変形例のステージ22kについて説明する。図27は、第11変形例のステージ22kの構造を示す断面図である。
 図27に示すように、ステージ22kは、保持部材221kと、側壁部材222kとを備えている。保持部材221kは、XY平面に沿って延びる円板状の(或いは、その他の任意の形状の)部材である。保持部材221kは、その保持面(図27に示す例では、+Z側の面)HSkで試料Wを保持する部材である。側壁部材222kは、保持部材221kの外縁に隣接する部材である。側壁部材222kは、保持部材221kとは別個の部材である。側壁部材222kは、平面視において保持部材221kを取り囲む部材である。保持部材221kを取り囲むために、側壁部材222kは、例えば、平面視において環状の形状(或いは、その他の任意の形状)を有する部材であってもよい。
 側壁部材222kは、保持部材221kの上面HSkに交差する方向(例えば、Z軸方向)に沿って移動可能である。側壁部材222kを移動させるために、ステージ22kは、例えば、定盤21上に配置される支持部材223kと、支持部材223kに対して、上面HSkに交差する方向に沿って昇降可能なリフトピン224kとを備えている。リフトピン224kの上部には、側壁部材222kの下面が接続されている。その結果、リフトピン224kの昇降に伴って、側壁部材222kが昇降する(つまり、上面HSkに交差する方向に沿って移動する)。
 第11変形例では特に、側壁部材222kは、側壁部材222kの上面OSkが、保持部材221kの保持面HSkよりも、保持部材221kが保持している試料Wの厚みWh以下となる所定量Wh_set2だけ上方に位置するように移動する。尚、所定量Wh_set2が試料Wの厚みWhと一致する場合には、側壁部材222kの上面OSkは、試料Wの上面(つまり、表面WSu)と同じ平面に位置する。一方で、所定量Wh_set2が試料Wの厚みWhより小さくなる場合には、側壁部材222kの上面OSkは、試料Wの上面(つまり、表面WSu)よりも下方に位置する。このため、側壁部材222kの上面OSkの位置(特に、保持面HSkに交差する方向における位置)は、保持部材221kが保持している試料Wの表面WSuの位置(特に、保持面HSkに交差する方向における位置)に応じて変更されるとも言える。つまり、側壁部材222kの上面OSkが、保持部材221kが保持している試料Wの表面WSuと同じ高さに位置する又はより下方に位置するように、側壁部材222kの位置が変更されるとも言える。例えば、保持部材221kが保持している試料Wの厚みWhが700マイクロメートルである場合には、側壁部材222kの上面OSkは、保持部材221kの保持面HSkよりも、700マイクロメートルよりも小さい所定量Wh_set2だけ上方に位置する。例えば、厚みWhが700マイクロメートルとなる試料Wを保持していた保持部材221kが、保持する試料Wの交換によって厚みWhが800マイクロメートルとなる試料Wを保持することになった場合には、側壁部材222kの上面OSkが、保持部材221kの保持面HSkよりも、800マイクロメートルよりも小さい所定量Wh_set2だけ上方に位置するように、側壁部材222kが移動する。このように側壁部材222kの上面OSkが保持部材221kの保持面HSkに対して位置合わせされると、第10変形例においても、第9変形例と同様に、どのような試料Wがステージ22kに保持されたとしても、ビーム照射装置1と側壁部材222kとの衝突が防止可能となる。特に、第10変形例では、規格に合致している試料Wのみならず、規格に合致していない試料Wがステージ22kに保持されたとしても、ビーム照射装置1と側壁部材222kとの衝突が防止可能となる。従って、第10変形例の走査型電子顕微鏡SEMkは、上述した走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受しつつも、ビーム照射装置1とステージ22kとの衝突(特に、側壁部材222kとの衝突)を適切に防止することができる。
 尚、第11変型例において、真空形成部材121の射出面121LSと表面WSuとの間の間隔D(つまり、Z軸方向におけるビーム照射装置1と試料Wとの間の間隔D)を所望間隔D_targetとするために、真空形成部材121の射出面121LSが側壁部材222kの上面OSkの上方にある状態で、間隔Dが所望間隔D_targetよりも大きな状態から所望間隔D_targetに向かって徐々に狭くなっていくように、射出面121LSと表面WSuとの少なくとも一方をZ軸方向に移動させてもよい。このときには、間隔調整系14の異常(一例として、間隔Dを狭めるように力F2を発生させてしまう異常)が生じたとしても、試料Wの損傷が防止される。
 また、第11変形例では、走査型電子顕微鏡SEMjは、付与装置6を備えていなくてもよい。
 (3-12)第12変形例
 続いて、図28を参照しながら、第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlについて説明する。図28は、第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlの構造を示す断面図である。
 図28に示すように、第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、光学顕微鏡17lを備えているという点で異なる。走査型電子顕微鏡SEMlのその他の構造は、上述した走査型電子顕微鏡SEMのその他の構造と同一であってもよい。
 光学顕微鏡17lは、試料Wの状態(例えば、試料Wの表面WSuの少なくとも一部の状態)を光学的に計測可能な装置である。つまり、光学顕微鏡17lは、試料Wの状態を光学的に計測して、試料Wに関する情報を取得可能な装置である。特に、光学顕微鏡17lは、試料Wの状態を大気圧環境下で計測可能であるという点で、試料Wの状態を真空環境下で計測するビーム照射装置1(特に、電子検出器116)とは異なる。
 光学顕微鏡17lは、ビーム照射装置1が電子ビームEBを試料Wに照射して試料Wの状態を計測する前に、試料Wの状態を計測する。つまり、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いて試料Wの状態を計測した後に、ビーム照射装置1を用いて試料Wの状態を計測する。ここで、光学顕微鏡17lが大気圧環境下で試料Wの状態を計測可能であるため、光学顕微鏡17lが試料Wの状態を計測している期間中は、ビーム照射装置1は、真空領域VSPを形成しなくてもよい。一方で、ビーム照射装置1は、光学顕微鏡17lが試料Wの状態の計測を完了した後に、真空領域VSPを形成して試料Wに電子ビームEBを照射する。
 ステージ22は、ビーム照射装置1が電子ビームEBを試料Wに照射する期間中は、ビーム照射装置1が電子ビームEBを照射可能な位置に試料Wが位置するように移動してもよい。ステージ22は、電子顕微鏡17lが試料Wの状態を計測する期間中は、光学顕微鏡17lが試料Wの状態を計測可能な位置試料Wが位置するように移動してもよい。ステージ22は、ビーム照射装置1が電子ビームEBを照射可能な位置と、光学顕微鏡17lが計測可能な位置との間で移動してもよい。
 走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いた試料Wの状態の計測結果に基づいて、ビーム照射装置1を用いて試料Wの状態を計測してもよい。例えば、走査型電子顕微鏡SEMlは、まず、光学顕微鏡17lを用いて、試料Wのうちの所望領域の状態を計測してもよい。その後、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いた試料Wの所望領域の状態の計測結果に基づいて、ビーム照射装置1を用いて試料Wの同じ所望領域の状態(或いは、所望領域とは異なる領域の状態)を計測してもよい。この場合、試料Wの所望領域には、ビーム照射装置1を用いた試料Wの状態の計測のために利用可能な所定の指標物が形成されていてもよい。所定の指標物の一例として、例えば、試料Wとビーム照射装置1との位置合わせに用いられるマーク(例えば、フィデュシャルマーク及びアライメントマークの少なくとも一方)があげられる。
 或いは、上述したように、試料Wの表面WSuには、微細な凹凸パターンが形成されている。例えば、試料Wが半導体基板である場合には、微細な凹凸パターンの一例として、レジストが塗布された半導体基板が露光装置によって露光され且つ現像装置によって現像された後に半導体基板に残るレジストパターンがあげられる。この場合、例えば、走査型電子顕微鏡SEMlは、まず、光学顕微鏡17lを用いて、試料Wのうちの所望領域に形成された凹凸パターンの状態を計測してもよい。その後、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いた試料Wの所望領域の状態の計測結果(つまり、所望領域に形成された凹凸パターンの状態の計測結果)に基づいて、ビーム照射装置1を用いて試料Wの同じ所望領域に形成された凹凸パターンの状態を計測してもよい。例えば、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lの計測結果に基づいて、凹凸パターンの計測に最適な電子ビームEBが照射されるように電子ビームEBの特性を制御した上で、ビーム照射装置1を用いて試料Wの同じ所望領域に形成された凹凸パターンの状態を計測してもよい。
 このような第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlは、走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。加えて、第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを備えていない比較例の走査型電子顕微鏡と比較して、電子ビームEBを用いて試料Wの状態をより適切に計測することができる。
 尚、上述した説明では、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いて試料Wの状態を計測した後に、ビーム照射装置1を用いて試料Wの状態を計測している。しかしながら、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いた試料Wの状態の計測と、ビーム照射装置1を用いた試料Wの状態の計測とを並行して行ってもよい。例えば、走査型電子顕微鏡SEMlは、試料Wの所望領域の状態を、光学顕微鏡17l及びビーム照射装置1を用いて同時に計測してもよい。或いは、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lを用いた試料Wの第1領域の状態の計測と、ビーム照射装置1を用いた試料Wの第2領域(但し、第2領域は第1領域とは異なる)の状態の計測とを並行して行ってもよい。
 また、走査型電子顕微鏡SEMlは、光学顕微鏡17lに加えて又は代えて、大気圧環境下で試料Wの状態を計測可能な任意の計測装置を備えていてもよい。任意の計測装置の一例として、回折干渉計があげられる。尚、回折干渉計は、例えば、光源光を分岐して計測光及び参照光を生成し、計測光を試料Wに照射して発生する反射光(或いは、透過光又は散乱光)と参照光とが干渉することで発生する干渉パターンを検出して試料Wの状態を計測する計測装置である。尚、任意の計測装置の他の一例として、スキャトロメータが挙げられる。スキャトロメータは、試料Wに計測光を照射して、試料Wからの散乱光(回折光等)を受光して試料Wの状態を計測する計測装置である。
 また、上述した走査型電子顕微鏡SEMlの説明では、走査型電子顕微鏡SEMが光学顕微鏡17lを備えていることになっている。しかしながら第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第11変形例の走査型電子顕微鏡SEMk(更には、後述する第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMm)のそれぞれが光学顕微鏡17lを備えていてもよい。
 (3-13)第13変形例
 続いて、図29を参照しながら、第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmについて説明する。図29は、第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmの構造を示す断面図である。
 図29に示すように、第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmは、上述した走査型電子顕微鏡SEMと比較して、チャンバ181mと、空調機182mとを備えているという点で異なる。走査型電子顕微鏡SEMmのその他の構造は、上述した走査型電子顕微鏡SEMのその他の構造と同一であってもよい。
 チャンバ181mは、少なくともビーム照射装置1と、ステージ装置2と、支持フレーム3とを収容する。但し、チャンバ181mは、ビーム照射装置1、ステージ装置2及び支持フレーム3の少なくとも一部を収容していなくてもよい。チャンバ181mは、走査型電子顕微鏡SEMmが備えるその他の構成要件(例えば、位置計測装置15、制御装置4及びポンプ系5の少なくとも一部)を収容していてもよい。
 チャンバ181mの外部の空間は、例えば、大気圧空間である。チャンバ181mの内部の空間(つまり、少なくともビーム照射装置1と、ステージ装置2と、支持フレーム3とを収容する空間)もまた、例えば、大気圧空間である。この場合、少なくともビーム照射装置1と、ステージ装置2と、支持フレーム3とは、大気圧空間に配置される。但し、上述したように、チャンバ181mの内部の大気圧空間内に、ビーム照射装置1が局所的な真空領域VSPを形成する。
 空調機182mは、チャンバ181mの内部の空間に気体(例えば、上述した不活性ガス及びクリーンドライエアーの少なくとも一方)を供給可能である。空調機182mは、チャンバ181mの内部の空間から気体を回収可能である。空調機182mがチャンバ181mの内部の空間から気体を回収することで、チャンバ181mの内部の空間の清浄度が良好に保たれる。この際、空調機182mは、チャンバ181mの内部の空間に供給する気体の温度及び湿度の少なくとも一方を制御することで、チャンバ181mの内部の空間の温度及び湿度の少なくとも一方を制御可能である。
 このような第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmは、走査型電子顕微鏡SEMが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。
 尚、上述した走査型電子顕微鏡SEMmの説明では、走査型電子顕微鏡SEMがチャンバ181m及び空調機182mを備えていることになっている。しかしながら第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第12変形例の走査型電子顕微鏡SEMlのそれぞれがチャンバ181m及び空調機182mを備えていてもよい。
 (3-14)第14変形例
 上述した説明では、試料Wは、真空領域VSPが試料Wの表面WSuのうちの一部しか覆うことができない程度に大きいサイズを有している。一方で、第14変形例では、第14変形例においてステージ22が試料Wを保持する様子を示す断面図である図30に示すように、試料Wは、真空領域VSPが試料Wの表面WSuの全体を覆うことができる程度に小さいサイズを有していてもよい。或いは、試料Wは、真空領域VSPに含まれるビーム通過空間SPb3が試料Wの表面WSuの全体を覆うことができる程度に小さいサイズを有していてもよい。この場合、図30に示すように、差動排気系12が形成する真空領域VSPは、試料Wの表面WSuを覆う及び/又は試料Wの表面WSuに面する(つまり、接する)ことに加えて、ステージ22の表面(例えば、ステージ22の表面のうち試料Wを保持する保持面HSとは異なる外周面OS)の少なくとも一部を覆っていてもよい及び/又はステージ22の表面(例えば、外周面OS)の少なくとも一部に面していてもよい。外周面OSは、典型的には、保持面HSの周囲に位置する面を含む。尚、図30は、説明の便宜上、走査型電子顕微鏡SEMが、第14変形例で説明しているサイズが小さい試料Wに電子ビームEBを照射する例を示しているが、第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmのそれぞれもまた、第14変形例で説明しているサイズが小さい試料Wに電子ビームEBを照射してもよいことはいうまでもない。
 第14変形例では、走査型電子顕微鏡SEMは、ビーム射出装置1の射出面121LSと試料Wの表面WSuとの間の間隔Dが所望間隔D_targetとなることに代えて、射出面121LSとステージ22の表面(例えば、外周面OS)との間の間隔Do1が所望間隔D_targetとなるように、間隔調整系14及びステージ駆動系23の少なくとも一方を制御してもよい。
 (3-15)第15変形例
 上述した第14変形例では、ステージ22の保持面HSとステージ22の外周面OSとが同じ高さに位置していた。一方で、第15変形例では、第15変形例においてステージ22が試料Wを保持する様子を示す断面図である図31に示すように、保持面HSと外周面OSとが異なる高さ(つまり、Z軸方向において異なる位置)に位置していてもよい。図31は、保持面HSが外周面OSよりも低い位置に位置する例を示しているが、保持面HSが外周面OSよりも高い位置に位置していてもよい。保持面HSが外周面OSよりも低い位置に位置する場合には、ステージ22には、実質的には、試料Wが収容される収容空間(つまり、試料Wを収容できるように窪んだ空間)が形成されていると言える。また、図31は、外周面OSが試料Wの表面WSuよりも高い位置に位置する例を示しているが、外周面OSが表面WSuよりも低い位置に位置していてもよいし、外周面OSが表面WSuと同じ高さに位置していてもよい。尚、図31は、説明の便宜上、走査型電子顕微鏡SEMが、第15変形例で説明した外周面OSとは高さが異なる保持面HSに保持された試料Wに電子ビームEBを照射する例を示しているが、第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmのそれぞれもまた、第15変形例で説明した外周面OSとは高さが異なる保持面HSに保持された試料Wに電子ビームEBを照射してもよいことはいうまでもない。
 第15変形例では、第14変形例と同様に、試料Wは、真空領域VSPが試料Wの表面WSuの全体を覆うことができる程度に小さいサイズを有していてもよい。この場合、第14変形例と同様に、差動排気系12が形成する真空領域VSPは、試料Wの表面WSuを覆う及び/又は試料Wの表面WSuに面することに加えて、ステージ22の表面(例えば、外周面OS)の少なくとも一部を覆っていてもよい及び/又はステージ22の表面(例えば、外周面OS)の少なくとも一部に面していてもよい。或いは、試料Wは、真空領域VSPが試料Wの表面WSuのうちの一部しか覆うことができない程度に大きいサイズを有していてもよい。この場合、差動排気系12が形成する真空領域VSPは、試料Wの表面WSuの一部を覆う及び/又は試料Wの表面WSuの一部に面する一方で、ステージ22の表面(例えば、外周面OS)の少なくとも一部を覆っていなくてもよい及び/又はステージ22の表面(例えば、外周面OS)の少なくとも一部に面していなくてもよい。
 第15変形例においても、第14変形例と同様に、走査型電子顕微鏡SEMは、射出面121LSと表面WSuとの間の間隔Dが所望間隔D_targetとなることに代えて、射出面121LSとステージ22の表面(例えば、外周面OS)との間の間隔Do1が所望間隔D_targetとなるように、間隔調整系14及びステージ駆動系23の少なくとも一方を制御してもよい。
 (3-16)第16変形例
 第16変形例では、第16変形例においてステージ22が試料Wを保持する様子を示す断面図である図32に示すように、試料Wは、カバー部材25によって覆われていてもよい。つまり、試料Wとビーム照射装置1(特に、射出面121LS)との間にカバー部材25が配置されている状態で、電子ビームEBが試料Wに照射されてもよい。この際、カバー部材25に貫通孔が形成されていてもよく、電子ビームEBは、カバー部材25の貫通孔を介して試料Wに照射されてもよい。カバー部材25は、試料Wの表面WSuに接するように又は表面WSuとの間に間隙を確保するように試料Wの上方に配置されていてもよい。この場合、差動排気系12は、試料Wの表面WSuの少なくとも一部を覆う真空領域VSPに代えて、カバー部材25の表面25sの少なくとも一部を覆う真空領域VSPを形成してもよい。差動排気系12は、試料Wの表面WSuに接する真空領域VSPに代えて、カバー部材25の表面25sに接する真空領域VSPを形成してもよい。尚、図32は、説明の便宜上、走査型電子顕微鏡SEMが、第16変形例で説明したカバー部材25で覆われた試料Wに電子ビームEBを照射する例を示しているが、第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmのそれぞれもまた、第16変形例で説明したカバー部材25で覆われた試料Wに電子ビームEBを照射してもよいことはいうまでもない。
 カバー部材25の表面25sは、ステージ22の外周面OSと同じ高さに位置していてもよい。カバー部材25の表面25sは、ステージ22の外周面OSよりも上方に位置していてもよい。カバー部材25の表面25sは、ステージ22の外周面OSよりも下方に位置していてもよい。カバー部材25は、ステージ22によって支持されていてもよい。カバー部材25は、ステージ22によって保持されていてもよい。つまり、ステージ22は、カバー部材25を保持する保持部材として機能してもよい。第11変形例において、側壁部材222kは、試料Wの表面WSuと側壁部材222kの上面OSkとの相対位置に基づいて移動する場合と同様に、カバー部材25の表面25sと側壁部材222kの上面OSkとの相対位置に基づいて移動してもよい。
 第16変形例では、試料Wは、真空領域VSPが試料Wの表面WSuの全体を覆うことができる程度に小さいサイズを有していてもよいし、真空領域VSPが試料Wの表面WSuのうちの一部しか覆うことができない程度に大きいサイズを有していてもよい。
 第16変形例では、走査型電子顕微鏡SEMは、射出面121LSと表面WSuとの間の間隔Dが所望間隔D_targetとなることに代えて、射出面121LSとカバー部材25の表面25sとの間の間隔Do2が所望間隔D_targetとなるように、間隔調整系14及びステージ駆動系23の少なくとも一方を制御してもよい。
 (3-17)その他の変形例
 上述した説明では、走査型電子顕微鏡SEMは、付与装置6からの力F1を用いて、ビーム照射装置1が備える差動排気系12と試料Wとの衝突を防止している。これは、差動排気系12がビーム光学系11よりも下方に位置する部材(具体的には、真空形成部材121)を備えているからである。しかしながら、ビーム光学系11が、差動排気系12よりも下方に位置する部材を備えていてもよい。この場合には、走査型電子顕微鏡SEMは、付与装置6からの力F1を用いて、ビーム照射装置1が備えるビーム光学系11と試料Wとの衝突を防止してもよい。
 上述した説明では、走査型電子顕微鏡SEMは、付与装置6からの力F1を用いて、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突を防止している。しかしながら、ステージ22が試料Wを保持していない場合においても、ビーム照射装置1がステージ22に衝突する可能性がある。このため、走査型電子顕微鏡SEMは、付与装置6からの力F1を用いて、ビーム照射装置1とステージ22との衝突を防止してもよい。或いは、走査型電子顕微鏡SEMは、付与装置6からの力F1を用いて、ビーム照射装置1とビーム照射装置1に対向可能な任意の物体との衝突を防止してもよい。
 上述した説明の第1変形例から第4変形例のように、付与装置6又は6cが伸張する方向に力F1を付与する装置である場合、付与装置6又は6cは、電源から供給される電力を用いて圧電素子を変形させることで生ずる力を、力F1として付与してもよい。この場合、付与装置6又は6cは、圧電素子を含んでいてもよい。
 上述した説明では、制御装置4は、間隔調整系14の状態、位置計測装置15の状態、ステージ駆動系23の状態、位置計測装置24の状態及び圧力計17gの計測結果の少なくとも一つを監視することで、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じたか否かを監視している。しかしながら、制御装置4は、その他の方法で、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常(以降、この段落では、単に“異常”と称する)が生じたか否かを監視してもよい。例えば、上述したように電子ビームEBのフォーカス位置が試料Wの表面Wsu(或いは、その近傍)に設定されることを考慮すれば、間隔Dが変わると、試料Wの表面WSuと電子ビームEBのフォーカス位置との位置関係もまた変わる可能性がある。このため、制御装置4は、試料Wの表面WSuと電子ビームEBのフォーカス位置との位置関係を監視することで、異常が生じたか否かを監視してもよい。或いは、上述したように間隔Dが変わると真空領域VSPの圧力もまた変わる可能性があるため、真空領域VSPが面している試料Wを保持するステージ22を移動させるために必要な力が変わる可能性がある。このため、制御装置4は、ステージ22を移動させるために必要な力の大きさを監視することで、異常が生じたか否かを監視してもよい。或いは、制御装置4は、ビーム照射装置1に配置された電極とステージ22に配置された電極とを含む静電容量センサの計測結果に基づいて、異常が生じたか否かを監視してもよい。或いは、制御装置4は、ビーム照射装置1の射出面121LSに付着したごみの有無を監視することで、異常が生じたか否かを監視してもよい。この場合、射出面121LSにごみが付着している場合には、制御装置4は、異常が生じたと判定してもよい。或いは、制御装置4は、図33に示すように、試料Wの表面WSuに沿って伝搬する検出光(或いは、検出ビーム)DL1をビーム照射装置1と試料Wとの間の空間に対して射出して当該検出光がビーム照射装置1又は試料Wに遮られるか否かを監視することで、異常が生じたか否かを監視してもよい。この場合、検出光がビーム照射装置1又は試料Wに遮られた場合には、ビーム照射装置1と試料Wとが過度に近接していると想定されるため、制御装置4は、異常が生じたと判定してもよい。或いは、制御装置4は、図34に示すように、試料Wの表面WSuに交差する方向に沿って伝搬する検出光(或いは、検出ビーム)DL2をビーム照射装置1と試料Wとの間の空間に対して射出して当該検出光DL2の試料Wからの反射光RL2を監視することで、異常が生じたか否かを監視してもよい。また、走査型電子顕微鏡SEMは、地震等に起因した外部からの力を検知するため加速度計を備えてもよい。この場合、加速度計の計測結果は制御装置4に出力される。制御装置4は加速度計の計測結果に基づいて、ビーム照射装置1と試料Wとの衝突につながる可能性がある異常が生じているか否かを判定する。
 上述した説明では、差動排気系12は、単一の排気機構(具体的には、排気溝124及び配管125)を備える1段式の差動排気系である。しかしながら、差動排気系12は、複数の排気機構を備える多段式の差動排気系であってもよい。この場合、真空形成部材121の射出面121LSには、複数の排気溝124が形成され、真空形成部材121には、複数の排気溝124に夫々連通する複数の配管125が形成される。複数の配管125は、夫々、ポンプ系5が備える複数の真空ポンプ52に接続される。複数の真空ポンプ52の排気能力は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 走査型電子顕微鏡SEMに限らず、電子ビームEBを試料W(或いは、その他の任意の物体)に照射する任意の電子ビーム装置が、上述した走査型電子顕微鏡SEMと同様の構造を有していてもよい。つまり、任意の電子ビーム装置が、上述した付与装置6等を備えていてもよい。任意の電子ビーム装置の一例として、電子ビームEBを用いて電子線レジストが塗布されたウェハを露光することでウェハにパターンを形成する電子ビーム露光装置、及び、電子ビームEBを母材に照射して発生する熱で母材を溶接する電子ビーム溶接装置の少なくとも一方があげられる。
 或いは、電子ビーム装置に限らず、電子ビームEBとは異なる任意の荷電粒子ビーム又はエネルギビーム(例えば、イオンビーム)を任意の試料W(或いは、その他の任意の物体)に照射する任意のビーム装置が上述した走査型電子顕微鏡SEMと同様の構造を有していてもよい。つまり、荷電粒子ビーム又はエネルギビームを照射可能なビーム光学系を備える任意のビーム装置が、上述した付与装置6等を備えていてもよい。任意のビーム装置の一例として、集束したイオンビームを試料に照射し加工や観察を行う集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)装置、及び、軟X線領域(例えば5~15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いてレジストが塗布されたウェハを露光することでウェハにパターンを形成するEUV露光装置の少なくとも一方があげられる。或いは、ビーム装置に限らず、電子を含む任意の荷電粒子を、ビームとは異なる照射形態で任意の試料W(或いは、その他の任意の物体)に照射する任意の照射装置が上述した走査型電子顕微鏡SEMと同様の構造を有していてもよい。つまり、荷電粒子を照射(例えば、放出、生成、噴出又は)可能な照射系を備える任意の照射装置が、上述した付与装置6等を備えていてもよい。任意の照射装置の一例として、プラズマを用いて物体をエッチングするエッチング装置、及び、プラズマを用いて物体に成膜処理を行う成膜装置(例えば、スパッタリング装置等のPVD(Physical Vapor Deposition)装置、及び、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置の少なくとも一方)の少なくとも一方があげられる。
 或いは、荷電粒子に限らず、任意の物質を照射と異なる形態で任意の試料W(或いは、その他の任意の物体)に真空下で作用させる任意の真空装置が上述した第1変形例の走査型電子顕微鏡SEMaから第13変形例の走査型電子顕微鏡SEMmのうちの少なくとも一つと同様の構造を有していてもよい。任意の真空装置の一例として、真空中で蒸発又は昇華させた材料の蒸気を試料に到達させて蓄積させる事で膜を形成する真空蒸着装置があげられる。
 (4)付記
 以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
[付記1]
 保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記力と逆向きの力を用いて前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を電気的に制御する間隔制御装置と、を備え、前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力は、前記真空領域が前記保持装置と前記真空形成部材とを吸引する吸引力よりも大きく、非電気的である局所真空装置。
[付記2]
 前記間隔制御装置は、前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に前記付与装置によって前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力が付与されている状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する付記1に記載の局所真空装置。
[付記3]
 前記保持装置に力を付与することで前記物体に力を付与する付記1又は2に記載の局所真空装置。
[付記4]
 物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備える局所真空装置。
[付記5]
 前記間隔制御装置は、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に前記力が付与されている状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する付記1から4のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記6]
 前記物体は前記真空形成部材に対して第1方向に配置可能であり、前記力は、前記真空形成部材を、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向ける力を含む付記1から5のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記7]
 前記間隔制御装置は、前記真空形成部材を前記第1方向に向ける力を用いて前記間隔を制御する付記6に記載の局所真空装置。
[付記8]
 前記物体は前記真空形成部材に対して第1方向に配置可能であり、前記力は、前記物体を、前記第1方向に向ける力を含む付記1から7のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記9]
 前記間隔制御装置は、前記物体を前記第1方向とは逆向きの第2方向に向ける力を用いて前記間隔を制御する付記8に記載の局所真空装置。
[付記10]
 前記力は、重力を使って発生する付記1から9のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記11]
 前記付与装置は、非電気的に前記力を付与可能である付記1から10のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記12]
 前記付与装置は、弾性、磁力及び流体の圧力の少なくとも一方を用いて前記力を付与可能である付記1から11のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記13]
 前記真空形成部材は前記物体の上方に位置し、前記力は前記真空形成部材に付与され、重力方向に逆らう方向である付記1から12のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記14]
 前記物体は前記真空形成部材の上方に位置し、前記力は前記物体に付与され、重力方向に逆らう方向である付記1から13のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記15]
 前記真空領域は、前記物体上の表面の一部と接する付記1から14のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記16]
 前記真空領域が形成されているとき、前記物体の表面の少なくとも別の一部は非真空領域又は前記真空領域よりも真空度が低い領域で覆われる付記1から15のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記17]
 前記真空形成部材は、前記物体の表面と対向するように設けられ、排気装置と連通している開口を備える面を有する付記1から16のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記18]
 前記開口は第1の開口であって、前記面の前記第1の開口の周囲に第2の開口を有する付記17に記載の局所真空装置。
[付記19]
 前記第1の開口内の空間の真空度は、前記第2の開口内の空間の真空度よりも低い付記18に記載の局所真空装置。
[付記20]
 前記真空形成部材は、前記物体と前記真空形成部材との間の間隙の排気抵抗によって前記空間と異なる他の空間との気圧の差が維持される前記空間を排気することによって真空を形成する、差動排気方式の真空形成部材である付記1から19のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記21]
 前記付与装置は、前記物体の表面と対向する前記真空形成部材の面が前記物体から離れるように力を付与する付記1から20のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記22]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置とを備え、前記間隔制御装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する局所真空装置。
[付記23]
 所定の異常条件が満たされた場合に、前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材との衝突を防止する付記1から22のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記24]
 前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材とが近づくことを防止することで、前記物体と前記真空形成部材との衝突を防止する付記23に記載の局所真空装置。
[付記25]
 前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材とを離すことで、前記物体と前記真空形成部材との衝突を防止する付記23又は24に記載の局所真空装置。
[付記26]
 前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を備え、前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する付記1から25のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記27]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置とを備え、前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する局所真空装置。
[付記28]
 前記真空領域を形成する排気を行う排気装置を備え、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する付記1から27のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記29]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記真空領域を形成する排気を行う排気装置とを備え、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する局所真空装置。
[付記30]
 前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置とを備え、前記気体供給装置は、所定の異常条件が満たされた場合に前記気体を供給する付記1から29のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記31]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置とを備える局所真空装置。
[付記32]
 前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材とを備える付記1から31のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記33]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材とを備える局所真空装置。
[付記34]
 前記遮断部材は、非電気的な力により前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する付記32又は33に記載の局所真空装置。
[付記35]
 前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材とを備える付記1から34のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記36]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材とを備える局所真空装置。
[付記37]
 前記遮断部材は、非電気的な力により前記荷電粒子照射装置の内部空間を密閉する付記35又は36に記載の局所真空装置。
[付記38]
 前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を備え、前記間隔制御装置は、電源から供給された電力により作動し、前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から37のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記39]
 前記異常条件は、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔が所定の下限値を下回ったことを含む付記22から38に記載の局所真空装置。
[付記40]
 前記間隔を検出する検出装置を備え、前記異常条件は、前記検出装置の検出結果が途絶えたこと及び制御装置が前記検出装置の検出結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から39のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記41]
 前記間隔を検出する検出装置を備え、前記検出装置は、電源から供給された電力により作動し、前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から40のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記42]
 前記異常条件は、前記真空領域の圧力が所定の下限値を下回ったことを含む付記22から41に記載の局所真空装置。
[付記43]
 前記真空領域の圧力を計測する圧力計を備え、前記異常条件は、前記圧力計の計測結果が途絶えたこと及び制御装置が前記圧力計の計測結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から42のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記44]
 前記真空領域の圧力を計測する圧力計を備え、前記圧力計は、電源から供給された電力により作動し、前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から43のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記45]
 前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置を備え、前記位置変更装置は、電源から供給された電力により作動し、前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から44のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記46]
 前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置を備え、前記位置変更装置は、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系を備え、前記異常条件は、前記位置計測系の計測結果が途絶えたこと及び制御装置が前記位置計測系の計測結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から45のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記47]
 前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置を備え、前記位置変更装置は、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系を備え、前記位置変更装置は、前記位置計測系の計測結果と前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置の駆動目標に基づき、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更し、前記異常条件は、前記位置計測系の計測結果と前記駆動目標の乖離が所定の上限値を上回ったことを含む付記22から46のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記48]
 前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置を備え、前記位置変更装置は、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系を備え、前記位置計測系は、電源から供給された電力により作動し、前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む付記22から47に記載の局所真空装置。
[付記49]
 前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置を更に備え、前記荷電粒子照射装置の少なくとも一部は、前記真空形成部材の少なくとも一部と接続し、前記荷電粒子照射装置は、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射し、前記力は、前記物体及び前記荷電粒子照射装置の少なくとも一つに付与され、前記力は、前記物体と前記荷電粒子照射装置とを離すことにより、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用し、前記間隔制御装置は、前記物体と前記荷電粒子照射装置の少なくとも一方との間の間隔を制御することにより、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する付記1から26のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記50]
 前記物体は、前記荷電粒子が照射される試料、及び、前記試料を保持可能な保持装置の少なくとも一方を含み、前記力は、前記試料、前記保持装置、前記荷電粒子照射装置の少なくとも一つに付与され、前記力は、前記試料及び前記保持装置の少なくとも一方と前記荷電粒子照射装置とを離すことにより、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用し、前記間隔制御装置は、前記試料及び前記保持装置の少なくとも一方と前記荷電粒子照射装置との間の間隔を制御することにより、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する付記49に記載の局所真空装置。
[付記51]
 前記物体を保持する保持装置を更に含み、前記力は、前記物体及び前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する付記2から50のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記52]
 前記真空形成部材は、比透磁率が1000以上の高透磁率材料からなる付記1から51のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記53]
 前記物体に荷電粒子を照射可能な荷電粒子照射装置を備え、前記真空領域は、前記物体の表面の一部を覆い、且つ前記物体の表面と前記荷電粒子照射装置との間における前記荷電粒子の経路を含む付記1から52のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記54]
 前記物体にエネルギビームを照射可能なエネルギビーム照射装置を備え、前記真空領域は、前記物体の表面の一部を覆い、前記物体の表面と前記エネルギビーム照射装置との間における前記エネルギビームの経路を含む付記1から53のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記55]
 前記真空領域の気圧は、1×10-3パスカル以下である付記1から54のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記56]
 前記真空形成部材と前記物体との間の距離は、1μm以上且つ10μm以下である付記1から55のいずれか一項に記載の局所真空装置。
[付記57]
 保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記保持装置と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法。
[付記58]
 物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法。
[付記59]
 物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力を、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することとを含む真空領域の形成方法。
[付記60]
 物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することとを含む真空領域の形成方法。
[付記61]
 物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更することとを含む真空領域の形成方法。
[付記62]
 物体上の空間を排気して真空領域を局所的に形成することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断することとを含む真空領域の形成方法。
[付記63]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給することとを含む真空領域の形成方法。
[付記64]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断することとを含む真空領域の形成方法。
[付記65]
 物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、荷電粒子照射装置から前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉することとを含む真空領域の形成方法。
 上述の各実施形態(各変形例を含む、以下この段落において同じ)の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
 本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う局所真空装置、及び、真空領域の形成方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
 SEM 走査型電子顕微鏡
 1 ビーム照射装置
 11 ビーム光学系
 12 差動排気系
 121LS 射出面
 13 フランジ部材
 14 間隔調整系
 2 ステージ装置
 22 ステージ
 23 ステージ駆動系
 4 制御装置
 5 ポンプ系
 51、52 真空ポンプ
 6 付与装置
 F1、F2、F3 力
 SPb1、SPb2、SPb3 ビーム通過空間
 VSP 真空領域
 W 試料
 WSu 表面

Claims (94)

  1.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出される局所真空装置。
  2.  排気装置と接続される第1端と物体の面に接する第1空間と接続される第2端とを有する管路を備え、前記第1空間の気体を前記管路を介して排出して、前記第1空間と接続される第2空間よりも圧力が低い真空領域を前記第1空間に形成する真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
    を備える
     局所真空装置。
  3.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面の一部と対向した状態で前記管路を介して気体を排出することにより、前記物体の前記面の第1部分に接する第1空間に、前記面の前記第1部分とは異なる第2部分に接する第2空間の圧力より圧力が低い真空領域を形成可能な真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
     を備える局所真空装置。
  4.  前記第2空間は、前記第1空間を経ずに前記管路と接続できないが前記第1空間を経ると接続できる
     請求項2または3に記載の局所真空装置。
  5.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面と前記管路の端部とが対向した状態で、前記物体の前記面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
    を備える局所真空装置。
  6.  前記間隔制御装置は、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に前記力が付与されている状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する
     請求項1から5のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  7.  前記物体は前記真空形成部材に対して第1方向に配置可能であり、
     前記力は、前記真空形成部材を、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向ける力を含む
     請求項1から6のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  8.  前記間隔制御装置は、前記真空形成部材を前記第1方向に向ける力を用いて前記間隔を制御する
     請求項7に記載の局所真空装置。
  9.  前記物体は前記真空形成部材に対して第1方向に配置可能であり、
     前記力は、前記物体を、前記第1方向に向ける力を含む
     請求項1から8のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  10.  前記間隔制御装置は、前記物体を前記第1方向とは逆向きの第2方向に向ける力を用いて前記間隔を制御する
     請求項9に記載の局所真空装置。
  11.  前記力は、重力を使って発生する
     請求項1から10のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  12.  前記付与装置は、非電気的に前記力を付与可能である
     請求項1から11のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  13.  前記付与装置は、弾性、磁力及び流体の圧力の少なくとも一方を用いて前記力を付与可能である
     請求項1から12のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  14.  前記真空形成部材は前記物体の上方に位置し、
     前記力は前記真空形成部材に付与され、重力方向に逆らう方向である
     請求項1から13のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  15.  前記物体は前記真空形成部材の上方に位置し、
     前記力は前記物体に付与され、重力方向に逆らう方向である
     請求項1から14のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  16.  前記真空領域は、前記物体上の表面の一部と接する
     請求項1から15のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  17.  前記真空領域が形成されているとき、前記物体の表面の少なくとも別の一部は非真空領域又は前記真空領域よりも真空度が低い領域で覆われる
     請求項1から16のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  18.  前記真空形成部材は、前記物体の表面と対向するように設けられ、前記排気装置と連通している開口を備える面を有する
     請求項1から17のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  19.  前記開口は第1の開口であって、前記面の前記第1の開口の周囲に第2の開口を有する
     請求項18に記載の局所真空装置。
  20.  前記第1の開口内の空間の真空度は、前記第2の開口内の空間の真空度よりも低い
     請求項19に記載の局所真空装置。
  21.  前記真空形成部材は、前記物体と前記真空形成部材との間の間隙の排気抵抗によって前記空間と異なる他の空間との気圧の差が維持される前記空間を排気することによって真空を形成する、差動排気方式の真空形成部材である
     請求項1から20のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  22.  前記付与装置は、前記物体の表面と対向する前記真空形成部材の面が前記物体から離れるように力を付与する
     請求項1から20のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  23.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、
     前記間隔制御装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する局所真空装置。
  24.  所定の異常条件が満たされた場合に、前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材との
    衝突を防止する
     請求項1から23のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  25.  前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材とが近づくことを防止することで、前記物体と前記真空形成部材との衝突を防止する
     請求項24に記載の局所真空装置。
  26.  前記力を用いて前記物体と前記真空形成部材とを離すことで、前記物体と前記真空形成部材との衝突を防止する
     請求項24又は25に記載の局所真空装置。
  27.  所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する
     請求項1から26のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  28.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記真空領域を形成する排気を行う排気装置と
     を備え、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する
     局所真空装置。
  29.  前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置と
     を備え、
     前記気体供給装置は、所定の異常条件が満たされた場合に前記気体を供給する
     請求項1から28のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  30.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置と
     を備える局所真空装置。
  31.  試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材と
     を備え、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む請求項1から30のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  32.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材と
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む局所真空装置。
  33.  前記遮断部材は、非電気的な力により前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する
     請求項31又は32に記載の局所真空装置。
  34.  試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材と
     を備え、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む請求項1から33のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  35.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材と
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む局所真空装置。
  36.  前記密閉部材は、非電気的な力により前記荷電粒子照射装置の内部空間を密閉する
     請求項34又は35に記載の局所真空装置。
  37.  前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を備え、
     前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する
     請求項1から36のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  38.  排気装置と接続可能な管路を有し、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置と
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、
     前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する
     局所真空装置。
  39.  前記位置変更装置は、前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能であって、
     前記位置変更装置は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項37又は38に記載の局所真空装置。
  40.  前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置を備え、
     前記位置変更装置は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から36のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  41.  前記間隔制御装置は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23に記載の局所真空装置。
  42.  前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を備え、
     前記間隔制御装置は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項27から39のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  43.  前記異常条件は、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔が所定の下限値を下回ったことを含む
     請求項23から42に記載の局所真空装置。
  44.  前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を検出する検出装置を備え、
     前記異常条件は、前記検出装置の検出結果が途絶えたこと及び制御装置が前記検出装置の検出結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から43のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  45.  前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を検出する検出装置を備え、
     前記検出装置は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から43のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  46.  前記異常条件は、前記真空領域の圧力が所定の下限値を下回ったことを含む
     請求項23から45に記載の局所真空装置。
  47.  前記真空領域の圧力を計測する圧力計を備え、
     前記異常条件は、前記圧力計の計測結果が途絶えたこと及び制御装置が前記圧力計の計測結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から46のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  48.  前記真空領域の圧力を計測する圧力計を備え、
     前記圧力計は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から46のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  49.  前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系を備え、
     前記異常条件は、前記位置計測系の計測結果が途絶えたこと及び制御装置が前記位置計測系の計測結果が途絶えたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から48のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  50.  前記真空形成部材と前記物体との相対位置を、前記真空領域と接する前記物体の表面に沿った方向に変更可能な位置変更装置と、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系とを備え、
     前記位置変更装置は、前記位置計測系の計測結果と前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置の駆動目標に基づき、前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更し、
     前記異常条件は、前記位置計測系の計測結果と前記駆動目標の乖離が所定の上限値を上回ったことを含む
     請求項23から49のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  51.  前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を計測する位置計測系を備え、
     前記位置計測系は、電源から供給された電力により作動し、
     前記異常条件は、前記電源からの前記電力の供給が停止したこと及び制御装置が前記電源からの前記電力の供給が停止されたことを検知したことの少なくとも一方を含む
     請求項23から50に記載の局所真空装置。
  52.  試料に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置を更に備え、
     前記荷電粒子照射装置の少なくとも一部は、前記真空形成部材の少なくとも一部と接続し、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含み、
     前記力は、前記物体及び前記荷電粒子照射装置の少なくとも一つに付与され、
     前記力は、前記物体と前記荷電粒子照射装置とを離すことにより、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用し、
     前記間隔制御装置は、前記物体と前記荷電粒子照射装置の少なくとも一方との間の間隔を制御することにより、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する
     請求項1から22のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  53.  前記物体は、前記荷電粒子が照射される試料、及び、前記試料を保持可能な保持装置の少なくとも一方を含み、
     前記力は、前記試料、前記保持装置、前記荷電粒子照射装置の少なくとも一つに付与され、
     前記力は、前記試料及び前記保持装置の少なくとも一方と前記荷電粒子照射装置とを離すことにより、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用し、
     前記間隔制御装置は、前記試料及び前記保持装置の少なくとも一方と前記荷電粒子照射装置との間の間隔を制御することにより、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する
     請求項52に記載の局所真空装置。
  54.  前記物体を保持する保持装置を更に含み、前記力は、前記物体及び前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する
     請求項1から22のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  55.  排気装置と接続可能な管路を有し、保持装置に保持された物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して、真空領域を形成する真空形成部材と、
     前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記力と逆向きの力を用いて前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を電気的に制御する間隔制御装置と、
     を備え、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体は、前記真空形成部材の前記管路を介して排出され、
     前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力は、前記真空領域の真空が前記保持装置と前記真空形成部材とを吸引する吸引力よりも大きく、非電気的である
     局所真空装置。
  56.  前記間隔制御装置は、前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に前記付与装置によって前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力が付与されている状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する
     請求項55に記載の局所真空装置。
  57.  前記保持装置に力を付与することで前記物体に力を付与する
     請求項55又は56に記載の局所真空装置。
  58.  前記試料にエネルギビームを照射可能なエネルギビーム照射装置を備え、
     前記エネルギビーム照射装置から照射される前記エネルギビームの通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む
     請求項1から57のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  59.  試料に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置を備え、
     前記荷電粒子照射装置から照射される荷電粒子の通路は前記真空領域の少なくとも一部を含む
     請求項1から30、38、54~57のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  60.  前記物体の前記面は、前記試料の表面の少なくとも一部を含む
     請求項31から36、52、53、58、59のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  61.  前記物体の前記面は、前記試料を保持する部材の表面の少なくとも一部を含む
     請求項31から36、52、53、58、59のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  62.  前記物体の前記面は、前記試料と前記真空形成部材との間に配置される部材の表面の少なくとも一部を含む
     請求項31から36、52、53、58、59のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  63.  前記真空形成部材は、比透磁率が1000以上の高透磁率材料からなる
     請求項1から62のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  64.  前記真空領域の気圧は、1×10-3パスカル以下である
     請求項1から63のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  65.  前記真空形成部材と前記物体との間の距離は、1μm以上且つ10μm以下である
     請求項1から64のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  66.  前記物体の前記面の少なくとも一部は、前記真空領域の少なくとも一部に面する
     請求項1から65のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  67.  前記物体の前記面の少なくとも一部は、前記真空領域の少なくとも一部に覆われる
     請求項1から66のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  68.  前記物体の前記面の一部は、前記真空領域に面し、前記物体の前記面の他の一部は、大気圧領域に面する
     請求項1から67のいずれか一項に記載の局所真空装置。
  69.  排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、保持装置に保持された物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記保持装置と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  70.  排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  71.  排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力を、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  72.  排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと
     を含む真空領域の形成方法。
  73.  排気装置と接続可能な管路を有する真空形成部材を用いて、物体の面に接する空間の気体を前記管路を介して排出して真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更することと
     を含む真空領域の形成方法。
  74.  物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断することと
     を含む真空領域の形成方法。
  75.  物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給することと
     を含む真空領域の形成方法。
  76.  物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記真空領域の少なくとも一部を含む通過空間を通過した荷電粒子を試料に照射することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断することと
     を含む真空領域の形成方法。
  77.  物体の面に接する空間の気体を管路を介して排出して、真空領域を形成することと、
     前記真空領域の周囲の前記真空領域よりも気圧が高い空間の少なくとも一部の気体を、前記管路を介して排出することと、
     前記真空領域の少なくとも一部を含む通過空間を通過した荷電粒子を試料に照射することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉することと
     を含む真空領域の形成方法。
  78.  保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記力と逆向きの力を用いて前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を電気的に制御する間隔制御装置と、
     を備え、
     前記保持装置と前記真空形成部材とを離すように作用する力は、前記真空領域が前記保持装置と前記真空形成部材とを吸引する吸引力よりも大きく、非電気的である
     局所真空装置。
  79.  物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する付与装置と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
     を備える局所真空装置。
  80.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置と
     を備え、
     前記間隔制御装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与する局所真空装置。
  81.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置と
     を備え、
     前記位置変更装置は、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更する
     局所真空装置。
  82.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記真空領域を形成する排気を行う排気装置と
     を備え、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断する
     局所真空装置。
  83.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給する気体供給装置と
     を備える局所真空装置。
  84.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断する遮断部材と
     を備える局所真空装置。
  85.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成可能な真空形成部材と、
     前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置と、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉する密閉部材と
     を備える局所真空装置。
  86.  保持装置に保持された物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、
     前記保持装置と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記保持装置及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  87.  物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力が前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与された状態で、前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  88.  物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材とを離すように作用する力を、前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと、
     前記物体と前記真空形成部材との間の間隔を制御することと
     を含む真空領域の形成方法。
  89.  物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、
     前記物体と前記真空領域を形成する真空形成部材との間の間隔を制御する間隔制御装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体と前記真空形成部材とを離すように作用する力を前記物体及び前記真空形成部材の少なくとも一方に付与することと
     を含む真空領域の形成方法。
  90.  物体上の空間に前記物体の表面の一部を覆う真空領域を局所的に形成することと、
     前記物体と前記真空形成部材との相対位置を変更可能な位置変更装置を用いて、所定の異常条件が満たされた場合に、前記物体から前記真空形成部材に向かう方向と平行な方向に前記物体と前記真空形成部材とを離すように前記真空形成部材及び前記物体の少なくとも一方の位置を変更することと
     を含む真空領域の形成方法。
  91.  物体上の空間を排気して真空領域を局所的に形成することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域を形成する排気を中断することと
     を含む真空領域の形成方法。
  92.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記真空領域の周囲の少なくとも一部に位置する周辺領域に気体を供給することと
     を含む真空領域の形成方法。
  93.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、
     前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子の経路と前記真空領域とを遮断することと
     を含む真空領域の形成方法。
  94.  物体上の空間に真空領域を局所的に形成することと、
     荷電粒子照射装置から前記真空領域の少なくとも一部を介して前記物体に荷電粒子を照射することと、
     所定の異常条件が満たされた場合に、前記荷電粒子照射装置の内部空間の少なくとも一部を密閉することと
     を含む真空領域の形成方法。
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