特許 7246296 荷電粒子線装置およびホルダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置およびホルダ

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20230317BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230317BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

H01J37/20 A

H01L21/68 N

H01J37/20 D

H01J37/20 F

H01J37/28 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019223598

(22)【出願日】2019-12-11

(65)【公開番号】P2021093306

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】秦 真人

(72)【発明者】

【氏名】前沢 昇

【審査官】松平 佳巳

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３１７１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５５１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５９４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０４９０８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０７１７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４４４１２７０（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００７－３２４０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７２５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４１０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、且つ、第１電極を有するステージと、
前記ステージ上に設けられ、且つ、試料を保持可能なホルダと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記ホルダには、前記第１電極に電気的に接続された第１電流抑制素子が設けられ、
前記第１電流抑制素子は、抵抗素子または高抵抗ケーブルであり、
前記第１電流抑制素子に含まれる第１導電材料の第１シート抵抗は、前記第１ケーブルに含まれる第３導電材料の第３シート抵抗よりも大きい、荷電粒子線装置。

【請求項2】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、且つ、第１電極を有するステージと、
前記ステージ上に設けられ、且つ、試料を保持可能なホルダと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記ホルダには、前記第１電極に電気的に接続された第１電流抑制素子が設けられ、
前記第１電流抑制素子は、インダクタまたはサイリスタである、荷電粒子線装置。

【請求項3】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、且つ、第１電極を有するステージと、
前記ステージ上に設けられ、且つ、試料を保持可能なホルダと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記ホルダには、前記第１電極に電気的に接続された第１電流抑制素子が設けられ、
前記ホルダには、第２電流抑制素子が更に設けられ、
前記第１電流抑制素子の電気的特性は、前記第２電流抑制素子の電気的特性と異なっている、荷電粒子線装置。

【請求項4】

請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１電流抑制素子および前記第２電流抑制素子は、それぞれ抵抗素子または高抵抗ケーブルであり、
前記第１電流抑制素子に含まれる第１導電材料の第１シート抵抗、および、前記第２電流抑制素子に含まれる第２導電材料の第２シート抵抗は、前記第１ケーブルに含まれる第３導電材料の第３シート抵抗よりも大きく、
前記第１シート抵抗は、前記第２シート抵抗と異なっている、荷電粒子線装置。

【請求項5】

請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１電流抑制素子および前記第２電流抑制素子は、それぞれインダクタであり、
前記第１電流抑制素子におけるコイルの巻き数またはコイルを構成する導電材料は、前記第２電流抑制素子におけるコイルの巻き数またはコイルを構成する導電材料と異なっている、荷電粒子線装置。

【請求項6】

請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１電流抑制素子および前記第２電流抑制素子は、それぞれ、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層を含む半導体素子によって構成されるサイリスタであり、
前記第１電流抑制素子における前記ｐ型半導体層の不純物濃度、前記ｎ型半導体層の不純物濃度、前記ｐ型半導体層の幅または前記ｎ型半導体層の幅は、前記第２電流抑制素子における前記ｐ型半導体層の不純物濃度、前記ｎ型半導体層の不純物濃度、前記ｐ型半導体層の幅または前記ｎ型半導体層の幅と異なっている、荷電粒子線装置。

【請求項7】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、且つ、第１電極を有するステージと、
前記ステージ上に設けられ、且つ、試料を保持可能なホルダと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記ホルダには、前記第１電極に電気的に接続された第１電流抑制素子が設けられ、
前記ステージの一部は、前記ホルダを搬送するための搬送経路を構成し、
前記第１電極は、前記搬送経路に設けられ、
前記搬送経路によって前記ホルダを搬送させる場合、少なくとも、前記ホルダが前記搬送経路に設置された時から、前記ホルダが前記ステージに固定されるまでの期間において、前記第１電極には、前記第１電源から前記負電圧が印加される、荷電粒子線装置。

【請求項8】

請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記ホルダが前記ステージに固定された状態において、前記第１電流抑制素子は、前記第１電極に接触している、荷電粒子線装置。

【請求項9】

請求項８に記載の荷電粒子線装置において、
前記ホルダが前記ステージに固定されている状態で、前記試料室の内部において前記試料を解析する場合、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームが前記試料に照射され、前記荷電粒子ビームの照射期間中において、前記ホルダには、前記第１ケーブル、前記第１電極および前記第１電流抑制素子を介して前記第１電源から前記負電圧が印加される、荷電粒子線装置。

【請求項10】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、第１電極を有し、且つ、試料を保持可能な静電チャックと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記静電チャックは、前記第１電極と前記第１ケーブルとの間に設けられ、且つ、前記第１電極および前記第１ケーブルに電気的に接続された第１電流抑制素子を更に有し、
前記第１電流抑制素子は、抵抗素子または高抵抗ケーブルであり、
前記第１電流抑制素子に含まれる第１導電材料の第１シート抵抗は、前記第１ケーブルに含まれる第３導電材料の第３シート抵抗よりも大きい、荷電粒子線装置。

【請求項11】

荷電粒子源と、
試料室の内部に設けられ、第１電極を有し、且つ、試料を保持可能な静電チャックと、
前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、
前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルと、
を有し、
前記静電チャックは、前記第１電極と前記第１ケーブルとの間に設けられ、且つ、前記第１電極および前記第１ケーブルに電気的に接続された第１電流抑制素子を更に有し、
前記第１電流抑制素子は、インダクタまたはサイリスタである、荷電粒子線装置。

【請求項12】

荷電粒子線装置によって解析される試料を保持するためのホルダであって、
前記荷電粒子線装置の内部に設けられたステージの電極に接触するための接触領域と、
前記接触領域に設けられ、且つ、インダクタまたはサイリスタによって構成される電流抑制素子と、
を有する、ホルダ。

【請求項13】

請求項１２に記載のホルダにおいて、
前記接触領域には、それぞれ異なる電気的特性を有する複数の前記電流抑制素子が設けられている、ホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、荷電粒子線装置およびホルダに関し、特に、リターディング電圧を印加するための給電機構を有する荷電粒子線装置と、電流抑制素子を備えたホルダとに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の解析技術では、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ: Scanning Electron Microscope）のような荷電粒子線装置を用いて、半導体デバイスなどの試料のパターン計測、欠陥検査および画像取得などが行われている。また、解析時には、試料はホルダに保持され、ホルダは試料テーブル上に設置された状態で行われる。その際、試料テーブルを介して、ホルダへリターディング電圧を印加する技術がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、試料とアースとを導通させるための接触端子と、上記試料の表面のアースに対する電位を計測する表面電位計とを備えた荷電粒子線装置が開示され、上記試料にリターディング電圧を印加させる技術が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、試料にリターディング電圧を印加するための電源および配線部を有する荷電粒子線装置が開示され、上記配線部を真空容器の内部および外部に配置させ、真空容器の内部の配線部に、試料に励起された電流の検出モジュールとして抵抗を設ける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－２７２５８６号公報

【文献】特開２００５－０７１７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された技術では、リターディング電圧を印加したり遮断したりする際、意図せずに放電してしまった際、または、その放電に伴ってリターディング電圧が急峻に変化した際に、発生する放射ノイズおよび伝導ノイズが発生することがある。そして、それらの影響によって、荷電粒子線装置のコントローラおよび制御部が誤動作するという問題があり、最悪の場合には、荷電粒子線装置の部品が破損するという問題がある。

【0007】

このため、リターディング電圧の印加時に、電源ラインの急峻な電荷の移動を抑制し、荷電粒子線装置の信頼性を向上させる技術が望まれる。また、そのような急峻な電荷の移動を抑制に寄与できるホルダの開発が望まれる。

【0008】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0010】

一実施の形態である荷電粒子線装置は、荷電粒子源と、試料室の内部に設けられ、且つ、第１電極を有するステージと、前記ステージ上に設けられ、且つ、試料を保持可能なホルダと、前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルとを有する。ここで、前記ホルダには、前記第１電極に電気的に接続された第１電流抑制素子が設けられている。

【0011】

一実施の形態である荷電粒子線装置は、荷電粒子源と、試料室の内部に設けられ、第１電極を有し、且つ、試料を保持可能な静電チャックと、前記試料室の外部に設けられ、且つ、負電圧を供給可能な第１電源と、前記試料室の内部に設けられ、且つ、前記第１電源および前記第１電極に電気的に接続された第１ケーブルとを有する。ここで、前記静電チャックは、前記第１電極と前記第１ケーブルとの間に設けられ、且つ、前記第１電極および前記第１ケーブルに電気的に接続された第１電流抑制素子を更に有する。

【0012】

一実施の形態であるホルダは、荷電粒子線装置の内部に設けられたステージの電極に接触するための接触領域と、前記接触領域に設けられ、且つ、抵抗素子、高抵抗ケーブル、インダクタまたはサイリスタによって構成される電流抑制素子とを有する。

【発明の効果】

【0013】

一実施の形態によれば、荷電粒子線装置の信頼性を向上させることができる。また、リターディング電圧の印加時に、電源ラインの急峻な電荷の移動を抑制可能なホルダを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１における荷電粒子線装置を示す模式図である。

【図2】実施の形態１における荷電粒子線装置の要部を示す模式図である。

【図3】検討例におけるリターディング電源の電源ラインを示す等価回路図である。

【図4】実施の形態１におけるリターディング電源の電源ラインを示す等価回路図である。

【図5】実施の形態１におけるホルダ周辺の構造を示す断面図である。

【図6】実施の形態２におけるリターディング電源の電源ラインを示す等価回路図である。

【図7】実施の形態２におけるホルダ周辺の構造を示す断面図である。

【図8】実施の形態３におけるリターディング電源の電源ラインを示す等価回路図である。

【図9】実施の形態３における静電チャック周辺の構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0016】

また、実施の形態で用いられる図面では、図面を見易くするために、ハッチングが省略されている場合もあり、ハッチングが付されている場合もある。

【0017】

また、実施の形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装および形態も可能である。本開示の技術的思想の範囲および精神を逸脱することなく、構成および構造の変更と、多様な要素の置き換えとが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をそれらに限定して解釈してはならない。

【0018】

また、以下の実施の形態の説明では、荷電粒子線装置として、電子ビームを使用した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に、本開示を適用した例を示す。しかし、この実施の形態は限定的に解釈されるべきではなく、例えば、イオンビーム等の荷電粒子ビームを使用する装置、または一般的な観察装置に対しても、本開示は適用され得る。

【0019】

また、本願において説明されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交している。本願では、Ｚ方向をある構造体の上方向または高さ方向として説明する場合もある。

【0020】

（実施の形態１）
＜荷電粒子線装置１の構造＞
以下に図１および図２を用いて、実施の形態１における荷電粒子線装置１について説明する。荷電粒子線装置１は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、その応用装置である測長ＳＥＭである。測長ＳＥＭは、半導体デバイスのような試料に含まれる微細パターンの寸法計測に特化した装置である。図１は、荷電粒子線装置１の全体的な概要を説明する模式図であり、図２は、荷電粒子線装置１の要部を説明する模式図である。

【0021】

また、実施の形態１で使用される試料１０は、例えば半導体技術で製造されたウェハである。ウェハには、半導体基板、上記半導体基板上に形成されたトランジスタなどの半導体素子、および、上記半導体素子上に形成された配線層などが含まれる。また、試料１０の状態は、半導体基板のみの場合も含むし、上記半導体基板上に上記半導体素子および上記配線層などが完成されている場合も含むし、これらが製造途中である場合も含む。

【0022】

まず、図１を用いて、試料１０の搬入時および搬出時における、それらの経路および動作について説明する。

【0023】

荷電粒子線装置１は、測長ＳＥＭユニット２０１および試料搬送ユニット２０２を備え、荷電粒子線装置１の外部において、１枚または複数枚の試料１０が収納されたカセット２０４が、ユーザインタフェース２０５に設置されている。試料搬送ユニット２０２は、カセット２０４と測長ＳＥＭユニット２０１との間で試料１０を搬送するための試料搬送用ロボット２０３を備えている。

【0024】

測長ＳＥＭユニット２０１は、試料室１７１および準備室１７２を備え、試料室１７１には、電子光学系１７０と、試料テーブル２０が保持されたホルダ５０を設置可能なステージ６０とが設けられている。ステージ６０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向へ移動が可能である。また、準備室１７２には、ホルダ搬送用ロボット１６１が設けられている。

【0025】

カセット２０４の内部は、窒素などの不活性ガスによって充満され、準備室１７２では、大気圧および真空のように、圧力の状態遷移が繰り返し行われる。また、試料搬送ユニット２０２の内部が、窒素などの不活性ガスによって充満されていてもよい。

【0026】

カセット２０４は、ユーザまたは工場の自動システムによって、ユーザインタフェース２０５に手動または自動で載置される。ユーザインタフェース２０５は、ロードポートまたはカセット置台などと呼ばれる場合もある。試料１０を収納するカセット２０４が載置された後に、ユーザまたは工場の自動システムからコントローラ（図示せず）に対して、寸法計測などの処理および命令が入力される。

【0027】

上記コントローラは、入力された処理および命令に従って、試料１０を測長ＳＥＭユニット２０１内の試料室１７１へ搬入するための動作を行う。

【0028】

まず、試料搬送ユニット２０２内の試料搬送用ロボット２０３によって、カセット２０４から試料１０が取り出される。次に、出入口１７３の開閉を伴って、試料搬送用ロボット２０３に保持されている試料１０が、準備室１７２へ搬入される。

【0029】

準備室１７２内に実装されているホルダ搬送用ロボット１６１のアーム上には、ホルダ５０が設置されている。試料１０は、準備室１７２内のホルダ５０上に搭載され、ホルダ５０によって保持される。

【0030】

試料１０がホルダ５０上に保持された後、上記コントローラは、準備室１７２内を真空にするように命令を発する。出入口１７４の開閉に伴って、ホルダ搬送用ロボット１６１は、試料１０が保持されたホルダ５０を、試料室１７１へ搬入する動作２１０を行う。搬入されたホルダ５０は、ステージ６０の試料テーブル２０の上に載置され、ステージ６０の移動機構によって、ステージ６０は、電子光学系１７０の視野範囲内に移動される。上記コントローラが制御部１０１（図２参照）を介して電子光学系１７０の制御を行うことで、試料１０のパターンの寸法計測などが実施され、試料１０のＳＥＭ画像などの解析データが取得される。

【0031】

所望の寸法計測が行われた後に、試料１０は、上記説明と逆の手順によって搬出される。ホルダ搬送用ロボット１６１の動作２１０によって、ホルダ５０は、ステージ６０から離脱され、試料室１７１から準備室１７２へ搬出される。準備室１７２において大気開放が行われた後、試料搬送用ロボット２０３によって、ホルダ５０に搭載されていた試料１０が取り出され、試料１０は、カセット２０４内へ収納される。

【0032】

その後、次の試料１０または次のカセット２０４の処理が、同様の手順によって実施される。測長ＳＥＭは、２４時間３６５日稼働する半導体工場におけるプロセスのインライン装置として用いられる。従って、荷電粒子線装置１には、稼働率および信頼性などの観点において、高い性能が必要とされる。

【0033】

図２を用いて、荷電粒子線装置１の一部である測長ＳＥＭユニット２０１の構成について説明する。

【0034】

まず、電子光学系１７０の構成および動作の概要について説明する。なお、ここで説明する内容は、基本構成の一例であり、図示および説明を省略している部分も存在する。そのため、様々な機能を実現するために電子光学系１７０に実装される電子光学系部品およびレンズなどが、図２に追加、削除または置換されても構わない。

【0035】

図示しない電子光学系電極によって、電子源（荷電粒子源）１１０から放出され、且つ、加速された電子ビーム（一次電子ビーム、荷電粒子ビーム）ＥＢ１は、走査用偏向器１１３によって、試料１０上を一次元または二次元に走査される。この時、電子ビームＥＢ１は、電子レンズ１１４によって収束され、試料１０へ照射される。試料１０への照射の際に、電子ビームＥＢ１は、ホルダ５０に印加された負電圧であるリターディング電圧３１によって減速されている。

【0036】

電子ビームＥＢ１が試料１０に照射されると、照射された場所から二次電子および反射電子のような荷電粒子が放出される。この放出された荷電粒子は、試料１０に印加されるリターディング電圧３１に基づいた加速作用によって、電子源１１０の方向へ加速され、変換電極１１１に衝突し、二次電子ＥＢ２を発生させる。変換電極１１１から放出された二次電子ＥＢ２は、検出器１１２によって捕捉される。捕捉された二次電子ＥＢ２の量によって検出器１１２の出力が変化し、この出力に応じて、ＳＥＭ画像の各ピクセルの輝度が決定される。

【0037】

例えば、二次元像を形成する場合には、走査用偏向器１１３の制御信号と、検出器１１２の出力との同期をとることで、走査領域の画像が形成される。例えば試料１０上のフォトレジストパターンに対する解析を行う場合、測長ＳＥＭでは、フォトレジストパターンのＳＥＭ画像が取得され、ＳＥＭ画像の濃淡信号から、フォトレジストパターンの幅が自動で計測される。

【0038】

電子光学系１７０の制御およびＳＥＭ画像の形成などは、制御部１０１からの制御信号によって制御される。制御部１０１には、各種用途の必要数に応じて、コントローラおよび電源が複数実装されている。制御部１０１は、図１に示されるユーザインタフェース２０５のコントローラによって制御される。上記コントローラによって、ＦＡＰＣ（Factory Automation PC）、または、その目視確認ができるモニタを有した情報端末へ、その表示、各コントローラ間への通信、または、工場の自動システムへの通信などが行われる。

【0039】

また、ステージ６０は、電子源１１０側の最表面に試料テーブル２０を含み、試料テーブル２０は、真空用高電圧ケーブル４０、真空封止用のコネクタ４６および大気用高電圧ケーブル４１を介してリターディング電源３０に電気的に接続されている。すなわち、ステージ６０は、リターディング電源３０に電気的に接続されている。このため、ホルダ５０を設置可能なステージ６０を介して、ホルダ５０および試料テーブル２０にリターディング電圧３１を印加させることが可能となっている。

【0040】

真空用高電圧ケーブル４０、コネクタ４６、大気用高電圧ケーブル４１およびリターディング電源３０は、測長ＳＥＭユニット２０１に含まれているが、真空用高電圧ケーブル４０は試料室１７１の内部に設けられ、大気用高電圧ケーブル４１およびリターディング電源３０は試料室１７１の外部に設けられている。コネクタ４６は、セラミックなどからなり、試料室１７１の壁面に取り付けられている。また、コネクタ４６は、試料室１７１の内外を電気的に接続可能にさせるように、真空用高電圧ケーブル４０の端部と、大気用高電圧ケーブル４１の端部とに接続されている。

【0041】

ここで、ホルダ５０を介して試料１０へ負電圧であるリターディング電圧３１を印加する方法は、リターディング法と呼ばれる。

【0042】

走査型電子顕微鏡において、リターディング法とは、最終加速電圧よりも高い加速電圧の電子ビームＥＢ１を、試料１０の直前で減速させることで、高分解能を得る手法である。リターディング法を用いることで、極低加速電圧において、試料１０の高分解能の観察が可能となる。この利点として、上記低加速における分解能の改善ができることに加えて、試料１０の最表面の微細な状態が観察できること、および、電子ビームＥＢ１によるダメージに敏感な試料１０の観察ができることなどが挙げられる。

【0043】

これらの利点によって、リターディング法は採用されているが、そのためには、試料１０へ、比較的に大きな負電圧であるリターディング電圧３１を印加する必要がある。このようなリターディング電圧３１は、例えばマイナス数ｋＶの電圧である。

【0044】

リターディング電圧３１は、リターディング電源３０の内部で生成され、リターディング電源３０の外部へ出力される。出力されたリターディング電圧３１は、大気用高電圧ケーブル４１およびコネクタ４６を介して、試料室１７１の内部へ導入される。試料室１７１の内部では、リターディング電圧３１は、真空用高電圧ケーブル４０を介して、ステージ６０の試料テーブル２０へ印加される。なお、真空用高電圧ケーブル４０は、ステージ６０の可動に耐えられるようにステージ６０に配線されている。

【0045】

試料１０へリターディング電圧３１の印加する工程は、ホルダ５０がステージ６０の試料テーブル２０上に設置された後、ＳＥＭ画像の取得のためにステージ６０が視野範囲まで移動する時に開始される。この時、ホルダ５０へリターディング電圧３１が印加され、ホルダ５０の電位は、基準電位からリターディング電位になる。

【0046】

逆に、試料１０からリターディング電圧３１を遮断する工程は、ＳＥＭ画像の取得などの作業が終了した後、ホルダ搬送用ロボット１６１がホルダ５０を搬出する前まで行われる。この時、リターディング電圧３１は遮断され、ホルダ５０の電位は基準電位に戻される。その後、準備室１７２へホルダ５０が搬送される。

【0047】

試料室１７１の内部において試料１０を解析する場合、電子源１１０から放出された電子ビームＥＢ１が試料１０に照射され、電子ビームＥＢ１の照射期間中において、リターディング電圧３１は、ホルダ５０と試料テーブル２０との接触部（接点部）を介してホルダ５０へ印加される。ホルダ５０へリターディング電圧３１が印加されることで、上述のように、ホルダ５０と一体になっている試料１０へもリターディング電圧３１が印加され、試料１０の表面がリターディング電位となる。なお、上記接触部は、例えば後述の図３または図４のような等価回路図では、接触部３０１として示されている。

【0048】

ここで、試料室１７１の内部では、高真空が保たれる必要があるので、できる限りその容量を小さく制作する必要がある。通常、リターディング電源３０は、測長ＳＥＭユニット２０１の内部に実装され、試料室１７１の外部に設けられている。このため、リターディング電源３０の電源ラインは、一般的に長くなってしまう傾向がある。

【0049】

＜検討例におけるリターディング電源３０の電源ラインと、その問題点＞
図３は、本願発明者らが検討した検討例における等価回路図であり、リターディング電源３０の電源ラインを示す等価回路図である。

【0050】

リターディング電源３０は、リターディング電圧３１と、パスコンなどのリターディング電源３０の出力容量３２と、リターディング電源３０の出力電流抑制素子３３とを有している。

【0051】

リターディング電源３０の電源ラインにおいて、大気用高電圧ケーブル４１および真空用高電圧ケーブル４０の等価回路は、ケーブルの抵抗成分４２と、ケーブルの誘導成分４３と、ケーブルの抵抗成分４４と、ケーブルの容量成分４５とによって示されている。ここで、ケーブルの容量成分４５は、大気用高電圧ケーブル４１、真空用高電圧ケーブル４０およびコネクタ４６などからなるリターディング電源３０の電源ラインの浮遊容量の合計である。実際には、リターディング電源３０の電源ライン上の様々な箇所には、小さい浮遊容量が存在しているが、ケーブルの容量成分４５には、そのような小さい浮遊容量も含まれる。

【0052】

リターディング電源３０の電源ライン上において、試料テーブル２０（ステージ６０）は、リターディング電源３０の電源ラインとホルダ５０とが接続される接触部３０１を有している。リターディング電源３０の電源ラインにおいて、ホルダ５０の等価回路は、ホルダ５０の容量成分５１で示すことができる。こちらも上記ケーブルの容量成分４５と同様に、実際には、複数の箇所において小さな浮遊容量が存在しており、ここでは、それらの合計をホルダ５０の容量成分５１として示している。

【0053】

このように、リターディング電源３０から見ると、試料１０が載置されたホルダ５０は、容量性負荷として考えることができる。そのため、マイナス数ｋＶを出力する高電圧電源であるリターディング電源３０では、大きな電流は必要が無い。更に、突入電流を防止する目的もあり、出力側には出力電流抑制素子３３が実装されている。

【0054】

この出力電流抑制素子３３は、非常に重要である。仮に、人が感電した場合であっても、出力電流抑制素子３３は、安全な範囲の電流値に絞ることができる機能を有している。また、出力電流抑制素子３３は、リターディング電圧３１が高電圧であるので、電圧の印加時および遮断時の過渡応答に対して、急峻な変化を抑制する機能も有している。更に、ステージ６０の移動中に、大きな電界が発生することを緩和するために、出力電流抑制素子３３は、静電誘導などの影響を抑える機能も有している。

【0055】

リターディング電圧３１が急峻に変化する場合、急激な電荷の移動（電流）が伴われるが、この急峻な変化は、ステップ応答またはインパルス応答として考えることができる。これらの応答をフーリエ変換すればわかるように、その変化点では、高周波成分が多く含まれるので、高周波成分が、放射ノイズとして空間へ伝搬されることがある。また、ケーブルの容量成分４５およびホルダ５０の容量成分５１などに含まれる浮遊容量などを介して、高周波成分が、伝導ノイズとして、真空試料室、他の信号ケーブル、他の電源ケーブルおよび基準フレームなどへ伝搬されることがある。

【0056】

低電圧回路または小電流回路では、このような放射ノイズまたは伝導ノイズによる影響が大きい。また、共振などの条件によっては、固有な場所で各ノイズが大きくなる場合があるので、制御部１０１内のコントローラの誤動作を引き起こしたり、最悪の場合は、電子部品の破損に至ったりする可能性がある。これによって荷電粒子線装置１の性能に悪影響が及び、荷電粒子線装置１の信頼性が低下する恐れがある。それらを防ぐためにも、出力電流抑制素子３３は重要である。

【0057】

ところが、上述のように、リターディング電源３０の電源ラインの大気用高電圧ケーブル４１および真空用高電圧ケーブル４０は、荷電粒子線装置１の構成上、やむを得ず長くなってしまう。従って、ケーブルの容量成分４５が無視できない状態となる。その場合、供給源であるリターディング電源３０に、出力電流抑制素子３３が存在しているだけでは、上述の期待する効果を発揮させることが困難である。

【0058】

例えば、装置実測では、各容量成分の関係は、「ホルダ５０の容量成分５１＜ケーブルの容量成分４５」であり、各容量成分の割合は、「ホルダ５０の容量成分５１：ケーブルの容量成分４５＝１：２」であった。

【0059】

ケーブルの容量成分４５（静電容量Ｃ）が、上述のようにケーブル長などによって大きくなり、リターディング電圧３１（電圧Ｖ）もマイナス数ｋＶと高いので、Ｑ＝ＣＶの関係から、ケーブルの容量成分４５に蓄積される電荷Ｑが非常に大きくなる。

【0060】

リターディング電圧３１が印加された状態、つまり、ケーブルの容量成分４５に電荷が蓄積された状態であり、且つ、ホルダ５０の容量成分５１が空状態（ゼロ状態）において、試料テーブル２０とホルダ５０とが接触部３０１で接触すると、ケーブルの容量成分４５に蓄積された電荷が、空状態のホルダ５０の容量成分５１へ急激に移動する。これは、電流が急峻に流れることを意味し、リターディング電圧３１の急峻な変化を意味する。すなわち、これは、荷電粒子線装置１の信頼性が低下する可能性があることを意味している。

【0061】

また、リターディング電圧３１を遮断する際に、ホルダ５０の容量成分５１またはケーブルの容量成分４５に電荷が残されている状態で、基準電位であるホルダ搬送用ロボット１６１と、ホルダ５０とが接触すると、急激な電荷の移動が発生する場合がある。従って、上述と同様に、荷電粒子線装置１の信頼性が低下する可能性がある。

【0062】

電荷の急激な移動が発生した場合、すなわち、急峻な電流が流れた場合には、ケーブルの抵抗成分４２およびケーブルの誘導成分４３によって、それらが大きな電圧として見えることがある。また、同時にリターディング電圧３１の急峻な変化を伴うことになる。

【0063】

この電源ラインの急峻な変化は、リターディング電圧３１の印加時および遮断時以外にも、意図せず発生する場合がある。それは、リターディング電源３０の電源ラインと、試料室１７１を構成するチャンバおよびフレームなどの基準電位との間で、沿面放電または空間放電などのような放電が発生した場合である。これらの放電は、例えば、試料１０と共に異物が混入してしまった場合に発生する。この場合、異物の周辺に大きな電界集中が発生する、または、異物自体がキャリアとなることによって絶縁破壊が発生し、絶縁破壊が原因となって放電が発生する。

【0064】

また、半導体の製造プロセスでは、様々な材料および様々な薬品が使用され、試料１０を構成する膜およびパターン形状には、様々な物質が含まれている。そのため、高真空の試料室１７１へ試料１０を搬入した際に、意図せずに試料１０からガスが発生してしまう場合がある。そのガスは、準備室１７２内で発生するとは限らず、ガスは、試料室１７１内で発生する場合もある。試料１０からガスが発生してしまった場合も、局所的に真空度が下がり、沿面距離または空間距離が耐えられなくなり、放電が発生することがある。ここで、低真空状態は、高真空状態または大気状態よりも放電しやすい状態である、というパッシェンの法則が経験的に知られている。

【0065】

放電時には、本来、電流が流れるはずがない試料室１７１のフレームまたはケーブルなどに電流が流れると共に、放電時に発生したエネルギーにより、放射ノイズである電磁波も飛び交ってしまう。この放電のインパクトは、多くの電荷の移動を伴った場合に影響が大きくなる。放電が発生すると、ホルダ５０の容量成分５１およびケーブルの容量成分４５に蓄えられていた電荷が、一気に放出されるので、放電のインパクトと共に、上述と同様の急峻な電圧変化が発生し、放射ノイズまたは伝導ノイズが発生する。そのため、放電の影響によって、荷電粒子線装置１の信頼性が低下する可能性がある。

【0066】

＜実施の形態１におけるリターディング電源３０の電源ライン＞
本願発明者らは、以上のような検討例が有する問題点も考慮し、リターディング電源３０とホルダ５０とを結ぶ電源ラインに関する工夫を行った。図４は、実施の形態１におけるリターディング電源３０の電源ラインの等価回路図を示している。

【0067】

図４に示される電源ラインの各構成は、検討例の図３に示される電源ラインの各構成とほぼ同様であるが、ホルダ５０の構成が検討例と異なっている。従って、以下の説明では、ホルダ５０以外の構成についての説明を省略する。

【0068】

ホルダ５０は、試料テーブル２０（ステージ６０）の電極に接触するための接触領域ＣＲを有し、接触領域ＣＲには、電流抑制素子ＣＳＥが設けられている。ここで、電流抑制素子ＣＳＥは、抵抗素子、高抵抗ケーブル、インダクタまたはサーミスタなどである。実施の形態１においても、試料テーブル２０とホルダ５０との接触部３０１を介して、リターディング電圧３１の印加および遮断が行われる。なお、電流抑制素子ＣＳＥが抵抗素子または高抵抗ケーブルである場合、抵抗素子または高抵抗ケーブルに含まれる導電材料は、真空用高電圧ケーブル４０および大気用高電圧ケーブル４１に含まれる導電材料よりも、高いシート抵抗を有している。

【0069】

ホルダ５０を搬入する動作２１０に伴って、リターディング電圧３１は、試料テーブル２０および電流抑制素子ＣＳＥを介してホルダ５０へ印加され、リターディング電圧３１が徐々に上昇する。なお、ここではリターディング電圧３１は負電圧なので、実際には、リターディング電圧３１が徐々に降下する。以降では、リターディング電圧３１を大きくすることを「降下」と表現し、リターディング電圧３１を小さくすることを「上昇」と表現する。

【0070】

リターディング電圧３１が目標の電位まで到達したら、最終的には、リターディング電圧３１が電流抑制素子ＣＳＥを介してホルダ５０に印加された状態で、上記ＳＥＭ画像の取得が行われる。

【0071】

ＳＥＭ画像の取得およびパターン計測の処理などが終了した後、ホルダ５０が搬出される際には、ホルダ５０が電流抑制素子ＣＳＥを介して試料テーブル２０に接触している状態で、リターディング電圧３１を徐々に上昇させ、ホルダ５０が基準電位まで到達した後、ホルダ搬送用ロボット１６１によってホルダ５０が搬出される。

【0072】

ここで、電流抑制素子ＣＳＥが抵抗素子または高抵抗ケーブルの場合には、電流抑制素子ＣＳＥは、ホルダ５０の容量成分５１とＲＣのローパスフィルタの関係になっているので、ＲＣの時定数によって、リターディング電圧３１は、ゆっくりと印加されるようになる。すなわち、ケーブルの容量成分４５にたまった電荷が、ホルダ５０の容量成分５１に流れ込む際、または、容量成分５１にたまった電荷が、ケーブルの容量成分４５に流れ込む際に、電流抑制素子ＣＳＥは、これらの電荷の急激な移動を抑制している。

【0073】

また、電流抑制素子ＣＳＥがインダクタの場合には、電流抑制素子ＣＳＥは、ホルダ５０の容量成分５１とＬＣのローパスフィルタの関係になっているので、電流抑制素子ＣＳＥは、電流を抑制する機能を有する。インダクタは、急激な電荷の移動を妨げる機能を有し、高周波ノイズを遮断する機能を有する。従って、インダクタは、急峻に変化するような過渡応答において電流を抑制し、定常状態おいて電流を導通させることができる。なお、インダクタは、導体材料を巻くことで形成できるコイルによって構成される。従って、任意の形状または任意の定数で、真空内において金属配線を巻くことで、インダクタを形成することもできる。

【0074】

また、電流抑制素子ＣＳＥがサーミスタの場合にも、インダクタと同様の効果が期待できるので、システムに合わせて最適な電流抑制素子ＣＳＥを選択することが望ましい。

【0075】

試料１０またはホルダ５０において、意図しない放電が起きた場合には、ホルダ５０の容量成分５１にたまった電荷は放出される。しかし、リターディング電圧３１が電流抑制素子ＣＳＥを介してホルダ５０に印加されているので、電流が抑制され、ケーブルの容量成分４５からの急激な電荷の放出が抑制され、放電のインパクトが軽減される。

【0076】

ホルダ５０が試料室１７１へ搬入されてから、ＳＥＭ画像の取得までの期間には、ホルダ５０を電子光学系１７０の視野範囲へ移動させるので、電気的に見れば、少し時間がある。その時間の範囲内において、リターディング電圧３１を目標の電位まで徐々に変化させ、ホルダ５０にリターディング電圧３１を印加させることができる。リターディング電圧３１を遮断する場合も同様である。

【0077】

リターディング電圧３１が印加または遮断される時の過渡応答の影響を下げるために、及び、急激な電界の変化を防ぐために、制御部１０１は、プログラムに従って、徐々にリターディング電圧３１を上昇または降下させる。しかし、ホルダ５０と試料テーブル２０との接触部３０１は、メカニカルスイッチと原理的に同じであるが、その機械的な構造に起因して、極々まれに接触が不良となる状況、または、チャタリングのように離脱と着脱とが繰り返される状況が、発生してしまう可能性がある。そのような場合、上述のように、徐々にリターディング電圧３１を変化させたとしても、期待する効果が発揮されない可能性がある。

【0078】

また、例えば、リターディング電圧３１の遮断時に、徐々にリターディング電圧３１を降下させたとしても、意図せずに電荷が蓄えられている個所が発生していた場合には、電荷が残された状態のまま、ホルダ５０と試料テーブル２０とが接触する可能性がある。その場合には、上述と同様に、急峻な電荷の移動が発生してしまうことがある。そして、放電のようなイレギュラーな状況の発生の場合には、プログラムで徐々に変化される対応だけでは、急峻な電荷の移動を防ぐことができない。

【0079】

以上を考慮して、実施の形態１では、制御部１０１のプログラムは従来通りであるが、機械的な構造の追加が行われているのである。すなわち、ホルダ５０の接触領域ＣＲにおいて、電流抑制素子ＣＳＥの追加が行われている。

【0080】

＜電流抑制素子ＣＳＥを備えたホルダ５０の構造＞
図５は、実施の形態１におけるホルダ５０周辺の構造を示す断面図である。

【0081】

実施の形態１では、ステージ６０の表面（試料テーブル２０の表面）に、電流抑制素子ＣＳＥに接触するための電極ＥＬが設けられている。電極ＥＬは、真空用高電圧ケーブル４０に電気的に接続されている。また、電極ＥＬが周囲の試料テーブル２０から電気的に分離するように、電極ＥＬは、絶縁層ＩＬに囲まれている。

【0082】

ステージ６０の一部は、ホルダ５０を搬送させるための搬送経路Ａ１を構成している。なお、ここでは図示はしないが、ステージ６０には、搬送経路Ａ１に沿ってレールおよびベアリングなどのガイド部材が設けられている。

【0083】

ホルダ５０の底面付近の一部は、試料テーブル２０（ステージ６０）の電極に接触するための接触領域ＣＲを構成し、接触領域ＣＲには、電流抑制素子ＣＳＥが備えられている。図４の等価回路における接触部３０１は、電極ＥＬと、接触領域ＣＲにおける電流抑制素子ＣＳＥとの接点（接面）に相当する。また、浮遊容量を最小限にするためには、電流抑制素子ＣＳＥは、ホルダ５０と一体であることが望ましい。

【0084】

また、電流抑制素子ＣＳＥは、ホルダ５０の底面ではなく、ホルダ５０の内部に設けられていても構わない。例えば、接触領域ＣＲには、電流抑制素子ＣＳＥと、電流抑制素子ＣＳＥよりもホルダ５０の底面側に設けられたホルダ電極とが設けられ、ホルダ５０および試料テーブル２０は、電流抑制素子ＣＳＥ、上記ホルダ電極および電極ＥＬを介して電気的に接続されていてもよい。

【0085】

ホルダ５０は、搬入または搬出の動作２１０によって、ステージ６０の搬送経路Ａ１を移動する。搬入時では、ホルダ５０が搬送経路Ａ１を移動し、ホルダ５０がステージ６０に固定されるまで、ホルダ５０には、電流抑制素子ＣＳＥを介してリターディング電圧３１が印加されている。また、ホルダ５０がステージ６０に固定された状態において、ステージ６０の電極ＥＬと、ホルダ５０の接触領域ＣＲに設けられた電流抑制素子ＣＳＥとが、接触している。

【0086】

搬出時には、搬入時と逆の動作が行われる。ホルダ５０がステージ６０から離脱する前までの期間において、ホルダ５０には、電流抑制素子ＣＳＥを介してリターディング電圧３１が印加されている。

【0087】

また、試料室１７１の内部において試料１０を解析する場合、解析は、ホルダ５０がステージ６０に固定された状態で行われる。電子ビームＥＢ１の照射期間中において、ホルダ５０には、大気用高電圧ケーブル４１、真空用高電圧ケーブル４０、電極ＥＬおよび電流抑制素子ＣＳＥを介して、リターディング電源３０からリターディング電圧３１が印加される。

【0088】

図４に示されるケーブルの容量成分４５の影響を小さくするためには、接触部３０１の近傍に、電流抑制素子ＣＳＥが実装される必要がある。図５に示されるように、ホルダ５０の接触領域ＣＲに電流抑制素子ＣＳＥが設けられていることで、ケーブルの容量成分４５の影響を小さくすることができる。従って、リターディング電圧３１の印加時に、電源ラインの急峻な電荷の移動を抑制することができ、荷電粒子線装置１の信頼性を向上させることができる。

【0089】

また、ステージ６０の搬送経路Ａ１に電極ＥＬが設けられ、ホルダ５０の底面に電流抑制素子ＣＳＥが設けられているので、電極ＥＬと電流抑制素子ＣＳＥとの接触面を確保し易い。すなわち、接触部３０１の面積を大きくすることができる。このため、接触不良またはチャタリングに関する不具合が発生し難いので、ホルダ５０へリターディング電圧３１を安定して印加させることができる。

【0090】

（実施の形態２）
以下に図６および図７を用いて、実施の形態２における荷電粒子線装置１を説明する。なお、以下の説明では、主に実施の形態１との相違点を説明する。

【0091】

実施の形態２では、図６および図７に示されるように、ホルダ５０の接触領域ＣＲに複数の電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が備えられている。なお、ここでは三個の電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３を例示しているが、電流抑制素子の数は、二個でもよいし、四個以上でもよい。

【0092】

実施の形態１の電流抑制素子ＣＳＥと同様に、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３は、それぞれ抵抗素子、高抵抗ケーブル、インダクタまたはサーミスタであるが、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３は、それぞれ別の素子であってもよいし、それぞれ同じ素子であってもよい。また、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が、それぞれ同じ素子である場合、それぞれの電気的特性が異なっていることが望ましい。

【0093】

例えば、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が、それぞれ抵抗素子または高抵抗ケーブルである場合、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３の各々に含まれる導電材料のシート抵抗は、互いに異なっている。電流抑制素子ＣＳＥ１および電流抑制素子ＣＳＥ３の各々に含まれる導電材料のシート抵抗は、電流抑制素子ＣＳＥ２に含まれる導電材料のシート抵抗よりも大きい。

【0094】

電流抑制素子ＣＳＥ１のシート抵抗が相対的に大きいことで、ファーストコンタクトの影響を和らげることができる。電流抑制素子ＣＳＥ２のシート抵抗が相対的に小さいことで、所望の時間までにリターディング電圧３１の昇圧または降圧を容易に行うことができる。電流抑制素子ＣＳＥ３のシート抵抗が相対的に大きいことで、放電などのような予期せぬ電荷の移動に対して備えることができる。なお、電流抑制素子ＣＳＥ１のシート抵抗および電流抑制素子ＣＳＥ３のシート抵抗は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。このように電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３の各々のシート抵抗を設定することで、荷電粒子線装置１の信頼性低下を防ぐことが可能となる。

【0095】

また、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が、それぞれインダクタである場合、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３におけるコイルの巻き数またはコイルを構成する導電材料などが、それぞれ異なっている。

【0096】

また、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が、それぞれサイリスタである場合、それぞれのサイリスタは、例えばｐ型半導体層およびｎ型半導体層を含むダイオードまたはトランジスタのような半導体素子によって構成されている。電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３が、それぞれ上記半導体素子である場合、電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３におけるｐ型半導体層の不純物濃度、ｎ型半導体層の不純物濃度、ｐ型半導体層の幅またはｎ型半導体層の幅などが、それぞれ異なっている。

【0097】

ホルダ５０の搬入時には、動作２１０に伴って、電極ＥＬは、電流抑制素子ＣＳＥ３、電流抑制素子ＣＳＥ２および電流抑制素子ＣＳＥ１の順に接触する。また、ホルダ５０の搬出時には、動作２１０に伴って、電極ＥＬは、電流抑制素子ＣＳＥ１、電流抑制素子ＣＳＥ２および電流抑制素子ＣＳＥ３の順に接触する。リターディング電圧３１は、電極ＥＬおよび電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３を介してホルダ５０の試料１０へ印加される。

【0098】

また、動作７１０のように、試料テーブル２０の電極ＥＬを搬送経路Ａ１に沿う方向（Ｘ方向）に沿って移動させることもできる。その場合、制御部１０１によって、電極ＥＬが電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３のうち何れかに接触するかが制御される。このように、ホルダ５０および試料テーブル２０の相対的な位置において、任意の電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３への接続を変更することもできるし、例えばリレーのような部品を使用して、接触部３０１へ信号を送り、任意の接続へ変更することもできる。このように電流抑制素子ＣＳＥ１～ＣＳＥ３を選択できるので、アプリケーションまたは荷電粒子線装置１の状況に合わせて、より効果的に急激な電荷の移動を抑制することができる。

【0099】

（実施の形態３）
以下に図８および図９を用いて、実施の形態３における荷電粒子線装置１を説明する。なお、以下の説明では、主に実施の形態１との相違点を説明する。

【0100】

実施の形態１の荷電粒子線装置１では、ホルダ５０および試料テーブル２０が分離されていたが、実施の形態３の荷電粒子線装置１では、ホルダ５０および試料テーブル２０が一体となった静電チャック８０が用いられ、静電チャック８０の表面上に試料１０が搭載される。また、実施の形態３における動作２１０では、準備室１７２のホルダ搬送ロボット１６１によって、ホルダ５０は搬送されず、試料１０のみが搬送される。

【0101】

図８は、静電チャック８０を用いた場合におけるリターディング電圧３１の電源ラインの等価回路図であり、図９は、静電チャック８０周辺の構造を示す断面図である。

【0102】

静電チャック８０を用いる場合、試料１０を静電吸着するために、試料１０の保持台への電極が増える。従って、実施の形態３では、図８に示されるように、実施の形態１における図４の等価回路に対して、等価回路が２系統に増えている。

【0103】

静電チャック用電源８３０は、リターディング電圧３１と、リターディング電圧３１に電気的に接続された２系統の電源ラインとを有する。第１の電源ラインは、静電チャック電極ＥＬ１へ電圧を印加するためのリターディング電圧３１に重畳した直流電源８３と、出力容量８３２と、出力電流抑制素子８３３とを有する。第２の電源ラインは、静電チャック電極ＥＬ２へ電圧を印加するためのリターディング電圧３１に重畳した直流電源８４と、出力容量８６２と、出力電流抑制素子８６３とを有する。

【0104】

実施の形態１で説明した真空用高電圧ケーブル４０、大気用高電圧ケーブル４１およびコネクタ４６などの等価回路は、実施の形態３では、ケーブル８４０およびケーブル８５０の透過回路として示されている。すなわち、真空用高電圧ケーブル４０、大気用高電圧ケーブル４１およびコネクタ４６などに含まれる抵抗成分４２、誘導成分４３、抵抗成分４４および容量成分４５は、直流電源８３の第１の電源ラインおよび直流電源８４の第２の電源ラインに含まれる下記の各成分に対応している。

【0105】

ケーブル８４０（直流電源８３の第１の電源ライン）は、抵抗成分８４２、誘導成分８４３、抵抗成分８４４および容量成分８４５を含み、ケーブル８５０（直流電源８４の第２の電源ライン）は、抵抗成分８５２、誘導成分８５３、抵抗成分８５４および容量成分８５５を含む。

【0106】

静電チャック用電源８３０の負荷である静電チャック８０は、電極ＥＬ１と基準電位との間の容量成分８１、電極ＥＬ２と基準電位との間の容量成分８２、および、電極ＥＬ１と電極ＥＬ２と間の容量成分８５を含む。また、静電チャック８０は、直流電源８３の第１の電源ラインに導入される電流抑制素子ＣＳＥ１、および、直流電源８４の第２の電源ラインに導入される電流抑制素子ＣＳＥ２を備えている。

【0107】

ここで、第１の電源ラインの容量成分８４５と、静電チャック８０の容量成分８５および容量成分８１との間で、急激な電荷の移動が発生するような状況において、電流抑制素子ＣＳＥ１は、それを抑制する機能を有する。また、第２の電源ラインの容量成分８５５と、静電チャック８０の容量成分８５および容量成分８２との間で、急激な電荷の移動が発生するような状況において、電流抑制素子ＣＳＥ２は、それを抑制する機能を有する。

【0108】

また、静電チャック８０の表面上においても、意図せずに放電が発生する場合がある。その場合でも、容量成分８１または容量成分８２からの放電による電荷の移動のみに抑制できる。すなわち、電流抑制素子ＣＳＥ１または電流抑制素子ＣＳＥ２によって、容量成分８４５または容量成分８５５からの電荷の移動が抑制される。

【0109】

図９に示されるように、静電チャック８０は、その内部に、静電吸着用の電極ＥＬ１と、静電吸着用の電極ＥＬ２と、電流抑制素子ＣＳＥ１と、電流抑制素子ＣＳＥ２とを有する。電流抑制素子ＣＳＥ１は、電極ＥＬ１とケーブル８４０の真空用高電圧ケーブルとの間に設けられ、電極ＥＬ１およびケーブル８４０の真空用高電圧ケーブルに電気的に接続されている。また、電流抑制素子ＣＳＥ２は、電極ＥＬ２とケーブル８５０の真空用高電圧ケーブルとの間に設けられ、電極ＥＬ２およびケーブル８５０の真空用高電圧ケーブルに電気的に接続されている。すなわち、電極ＥＬ１および電流抑制素子ＣＳＥ１は、ケーブル８４０を介してリターディング電圧３１に電気的に接続され、電極ＥＬ２および電流抑制素子ＣＳＥ２は、ケーブル８５０を介してリターディング電圧３１に電気的に接続されている。

【0110】

以上のように、静電チャック８０の電極に電流抑制素子ＣＳＥ１および電流抑制素子ＣＳＥ２が備えられていることで、浮遊容量を分断することができ、放電を含めた急激な電荷の移動を最小限に抑制することができる。そのため、荷電粒子線装置１の信頼性を向上させることができる。

【0111】

以上、本願の発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本願の発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0112】

１ 荷電粒子線装置
１０ 試料
２０ 試料テーブル
３０ リターディング電源
３１ リターディング電圧
３２ 出力容量
３３ 出力電流抑制素子
４０ 真空用高電圧ケーブル
４１ 大気用高電圧ケーブル
４２ ケーブルの抵抗成分
４３ ケーブルの誘導成分
４４ ケーブルの抵抗成分
４５ ケーブルの容量成分
４６ コネクタ
５０ ホルダ
５１ ホルダの容量成分
６０ ステージ
８０ 静電チャック
８１ 容量成分
８２ 容量成分
８３ 直流電源
８４ 直流電源
１０１ 制御部
１１０ 電子源（荷電粒子源）
１１１ 変換電極
１１２ 検出器
１１３ 走査用偏向器
１１４ 電子レンズ
１６１ ホルダ搬送用ロボット
１７１ 試料室
１７２ 準備室
１７３ 出入口
１７４ 出入口
２０３ 試料搬送用ロボット
２１０ 搬入および搬出の動作
３０１ 接触部
７１０ 動作
８３２ 出力容量
８３３ 出力電流抑制素子
８４０ ケーブル
８４２ ケーブルの抵抗成分
８４３ ケーブルの誘導成分
８４４ ケーブルの抵抗成分
８４５ ケーブルの容量成分
８５０ ケーブル
８５２ ケーブルの抵抗成分
８５３ ケーブルの誘導成分
８５４ ケーブルの抵抗成分
８５５ ケーブルの容量成分
８６２ 出力容量
８６３ 出力電流抑制素子
ＣＳＥ、ＣＳＥ１～ＣＳＥ３ 電流抑制素子
ＣＲ 接触領域
ＥＢ１ 電子ビーム（荷電粒子ビーム）
ＥＢ２ 二次電子
ＥＬ、ＥＬ１、ＥＬ２ 電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】