JP3112546B2 - 粒子線装置 - Google Patents
粒子線装置Info
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- JP3112546B2 JP3112546B2 JP04055077A JP5507792A JP3112546B2 JP 3112546 B2 JP3112546 B2 JP 3112546B2 JP 04055077 A JP04055077 A JP 04055077A JP 5507792 A JP5507792 A JP 5507792A JP 3112546 B2 JP3112546 B2 JP 3112546B2
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- objective lens
- lens
- focusing
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査電子顕微鏡やイオ
ン注入装置などの粒子線装置に関する。
ン注入装置などの粒子線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平１−１５９９４３号に記載された
先願の発明では、走査電子顕微鏡などの粒子線装置にお
いて、与えられたプローブ電流Ｉｐに対して、プローブ
径Ｄｐが最小になるように、試料へのビーム入射角を制
御する方法が提案されている。また、他の先願の発明
（特願昭６３−６４４７２号，特願昭６３−２５３４４
９号）では、与えられたプローブ電流Ｉｐと、観察倍率
Ｍに対して焦点深度が最も大きくなるように、ビーム入
射角を制御する方法が提案されている。これらの発明に
基づく装置においては、目的とする作業に対して最適な
ビーム入射角を自動的に決められるという利点がある。
先願の発明では、走査電子顕微鏡などの粒子線装置にお
いて、与えられたプローブ電流Ｉｐに対して、プローブ
径Ｄｐが最小になるように、試料へのビーム入射角を制
御する方法が提案されている。また、他の先願の発明
（特願昭６３−６４４７２号，特願昭６３−２５３４４
９号）では、与えられたプローブ電流Ｉｐと、観察倍率
Ｍに対して焦点深度が最も大きくなるように、ビーム入
射角を制御する方法が提案されている。これらの発明に
基づく装置においては、目的とする作業に対して最適な
ビーム入射角を自動的に決められるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した先願
の各発明では、焦点深度を自由に変えられないという問
題がある。そのため、プローブ電流を変えずに試料の凹
凸の程度に応じた最適な焦点深度を選ぶことができな
い。なお、プローブ電流を変えない利点は、例えば、２
次電子像の明るさに変化が生じないことである。また、
試料と粒子線の相互作用による結晶構造の解析などにお
いて、ビーム入射角度を自由に変えることができれば、
より良い知見を得ることができるが、このような要求に
も上記発明は対応できない。さらに、イオン注入などに
おいて、試料中へのイオンの分散角を自由に変えること
ができることが望ましいが、そのためには、試料へのイ
オンの入射角をイオンビーム電流を一定にした状態で変
える必要がある。しかしながら、このようなケースに
も、上記した発明は対応することができない。
の各発明では、焦点深度を自由に変えられないという問
題がある。そのため、プローブ電流を変えずに試料の凹
凸の程度に応じた最適な焦点深度を選ぶことができな
い。なお、プローブ電流を変えない利点は、例えば、２
次電子像の明るさに変化が生じないことである。また、
試料と粒子線の相互作用による結晶構造の解析などにお
いて、ビーム入射角度を自由に変えることができれば、
より良い知見を得ることができるが、このような要求に
も上記発明は対応できない。さらに、イオン注入などに
おいて、試料中へのイオンの分散角を自由に変えること
ができることが望ましいが、そのためには、試料へのイ
オンの入射角をイオンビーム電流を一定にした状態で変
える必要がある。しかしながら、このようなケースに
も、上記した発明は対応することができない。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、試料へのビーム電流の値を変えず
にビームの試料への入射角を任意に変えることができる
粒子線装置を実現するにある。
もので、その目的は、試料へのビーム電流の値を変えず
にビームの試料への入射角を任意に変えることができる
粒子線装置を実現するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく粒子線装
置は、少なくとも第１および第２の集束レンズと１個の
対物レンズとを有し、終段の第２の集束レンズと対物レ
ンズとの間には対物レンズ絞りが配置された粒子光学系
と、第１および第２の集束レンズと対物レンズの各強度
を制御する制御手段とを備えており、該制御手段は、第
１および第２の集束レンズと対物レンズの各焦点距離
を、試料面へのビーム入射角およびプローブ電流の関数
として捉え、この関数に基づいて、第１および第２の集
束レンズと対物レンズの各強度を連動して制御し、与え
られた任意の粒子プローブ電流に対して、対物レンズ絞
りの径およびプローブ電流値を変えずに、試料へのビー
ム入射角を任意に変え得るように構成したことを特徴と
している。
置は、少なくとも第１および第２の集束レンズと１個の
対物レンズとを有し、終段の第２の集束レンズと対物レ
ンズとの間には対物レンズ絞りが配置された粒子光学系
と、第１および第２の集束レンズと対物レンズの各強度
を制御する制御手段とを備えており、該制御手段は、第
１および第２の集束レンズと対物レンズの各焦点距離
を、試料面へのビーム入射角およびプローブ電流の関数
として捉え、この関数に基づいて、第１および第２の集
束レンズと対物レンズの各強度を連動して制御し、与え
られた任意の粒子プローブ電流に対して、対物レンズ絞
りの径およびプローブ電流値を変えずに、試料へのビー
ム入射角を任意に変え得るように構成したことを特徴と
している。
【０００６】
【作用】本発明に基づく粒子線装置は、２段の集束レン
ズと対物レンズとを制御し、与えられた任意の粒子プロ
ーブ電流に対して、対物レンズ絞りの径およびプローブ
電流値を変えずに、試料に入射するビームの角度を任意
に変える。
ズと対物レンズとを制御し、与えられた任意の粒子プロ
ーブ電流に対して、対物レンズ絞りの径およびプローブ
電流値を変えずに、試料に入射するビームの角度を任意
に変える。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例である粒子線光
学系を示しており、１，２は各々第１と第２の集束レン
ズであり、その主面間距離はＬ１とされている。３は対
物レンズで、この対物レンズ３と集束レンズ２の主面間
距離はＬ２である。２段の集束レンズ１，２および対物
レンズ３は、電界型，磁界型およびそれらの混在型のい
ずれであっても良い。４は粒子銃で、電子銃やイオン銃
などのいずれであっても良い。粒子銃４の仮想光源位置
と第１の集束レンズ１の主面の間の距離をＬ０とする。
５は穴の径がＲの対物レンズ絞りで、対物レンズ３の主
面とＶの距離を隔てて配置されている。６は試料で、対
物レンズ３の主面との間の距離はＺ３である。７は制御
部で、集束レンズ１，２、対物レンズ３の焦点距離を変
化させるほか、粒子銃４の加速電圧や走査偏向装置８の
偏向量も制御する。
に説明する。図１は、本発明の一実施例である粒子線光
学系を示しており、１，２は各々第１と第２の集束レン
ズであり、その主面間距離はＬ１とされている。３は対
物レンズで、この対物レンズ３と集束レンズ２の主面間
距離はＬ２である。２段の集束レンズ１，２および対物
レンズ３は、電界型，磁界型およびそれらの混在型のい
ずれであっても良い。４は粒子銃で、電子銃やイオン銃
などのいずれであっても良い。粒子銃４の仮想光源位置
と第１の集束レンズ１の主面の間の距離をＬ０とする。
５は穴の径がＲの対物レンズ絞りで、対物レンズ３の主
面とＶの距離を隔てて配置されている。６は試料で、対
物レンズ３の主面との間の距離はＺ３である。７は制御
部で、集束レンズ１，２、対物レンズ３の焦点距離を変
化させるほか、粒子銃４の加速電圧や走査偏向装置８の
偏向量も制御する。
【０００８】さて、試料６面上で必要とするビーム入射
角α３に対して、対物レンズ３の主面上でのビーム拡が
りの半径ｒ３は、次式によって求められる。 ｒ３（α３）＝Ｚ３・α３ 従って、対物レンズ絞り５によって制限されるビームの
光軸に対する角度α２は、次のようになる。
角α３に対して、対物レンズ３の主面上でのビーム拡が
りの半径ｒ３は、次式によって求められる。 ｒ３（α３）＝Ｚ３・α３ 従って、対物レンズ絞り５によって制限されるビームの
光軸に対する角度α２は、次のようになる。
【０００９】α２（α３）＝（ｒ３−Ｒ）／Ｖ また、集束レンズ２の主面からビームの進む方向に測定
した結像点Ｐの位置をＺ ２とすれば、α２の値からＺ２
は次式によって求められる。
した結像点Ｐの位置をＺ ２とすれば、α２の値からＺ２
は次式によって求められる。
【００１０】Ｚ２（α３）＝Ｌ２−（ｒ３／α２） 次にこの位置Ｚ２の値から集束レンズ２の主面上でのビ
ームの拡がりの半径ｒ２が次式によって求められる。
ームの拡がりの半径ｒ２が次式によって求められる。
【００１１】ｒ２（α３）＝α２・Ｚ２ 一方、粒子銃の粒子光学的な輝度βと、粒子銃４の仮想
光源の直径Ｄｇに対して必要なプローブ電流をＩｐとす
れば、集束レンズ１に取り込まれるビームの角度α０は
次式によって求められる。
光源の直径Ｄｇに対して必要なプローブ電流をＩｐとす
れば、集束レンズ１に取り込まれるビームの角度α０は
次式によって求められる。
【００１２】
【数１】
【００１３】このプローブ電流Ｉｐに対応するビームの
集束レンズ１の主面上でのビームの拡がりの半径ｒ１が
次式によって求められる。 ｒ１（Ｉｐ）＝α０・Ｌ０ 従って、試料６面に入射するプローブ電流がＩｐである
ためには、集束レンズ１の主面からビームの進む方向に
測定した集束レンズ１の結像点の位置Ｚ１は、次式で求
められる。
集束レンズ１の主面上でのビームの拡がりの半径ｒ１が
次式によって求められる。 ｒ１（Ｉｐ）＝α０・Ｌ０ 従って、試料６面に入射するプローブ電流がＩｐである
ためには、集束レンズ１の主面からビームの進む方向に
測定した集束レンズ１の結像点の位置Ｚ１は、次式で求
められる。
【００１４】 Ｚ１（Ｉｐ，α３）＝ｒ１・Ｌ１／（ｒ１＋ｒ２） 従って、集束レンズ１の出射ビームの光軸に対する角度
α１は、ｒ１／Ｚ１となる。以上の考察から明らかなよ
うに、集束レンズ１，２、対物レンズ３の焦点距離
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、Ｉｐおよびα３の関数として、次
式によって求められる。
α１は、ｒ１／Ｚ１となる。以上の考察から明らかなよ
うに、集束レンズ１，２、対物レンズ３の焦点距離
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、Ｉｐおよびα３の関数として、次
式によって求められる。
【００１５】
【数２】
【００１６】従って、任意のＩｐ，α３の照射条件を実
現するためには、上記３つの式（１），（２），（３）
で求められる焦点距離Ｆ１〜Ｆ３となるように、集束レ
ンズ１，２、対物レンズ３の各レンズ強度を制御部７で
制御すれば良い。図１には、プローブ電流Ｉｐを変える
ことなく、２つの異なるビーム入射角度が可能なことを
実線および一点鎖線による交線図で示した。このよう
に、与えられたプローブ電流Ｉｐに対し、任意のα３を
得ることができることが明らかとなる。
現するためには、上記３つの式（１），（２），（３）
で求められる焦点距離Ｆ１〜Ｆ３となるように、集束レ
ンズ１，２、対物レンズ３の各レンズ強度を制御部７で
制御すれば良い。図１には、プローブ電流Ｉｐを変える
ことなく、２つの異なるビーム入射角度が可能なことを
実線および一点鎖線による交線図で示した。このよう
に、与えられたプローブ電流Ｉｐに対し、任意のα３を
得ることができることが明らかとなる。
【００１７】以上本発明の実施例を詳述したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、集束レンズ２の
結像点Ｐは、集束レンズ２の主面と対物レンズ絞り５の
間にある必要はなく、図１の２点鎖線で示すように、絞
り５と対物レンズ３の主面の間（Ｐ″）に位置させても
良い。また、集束レンズ２の結像点Ｐは、図２に示すよ
うに、対物レンズ３の後方に位置させることも可能であ
り、また、図３に示すように、集束レンズ２の前方に位
置させることもできる。この集束レンズ２の結像点の位
置により、α３の可変範囲を大きくすることができる。
更に、走査偏向装置８によって粒子線を走査して、試料
６から発生する信号を観察している場合、対物レンズ３
の焦点距離Ｆ３を変えることによって像回転が発生する
場合がある。この時、対物レンズ３の制御と走査偏向装
置８の走査信号を連動させ、α３を変えても像回転が生
じないように、公知の手法によって走査偏向装置の走査
信号を補正しても良い。更にまた、対物レンズ絞り５の
穴径は、唯一つの場合について説明したが、これは複数
個の穴径を有した絞りを用いた場合でも本発明を適用す
ることができる。そして、本発明で目的としている機能
は、特開平１−１５９９４３号や、特願昭６３−６４４
７２号におけるレンズ構成においても実現できることは
明らかである。
はこの実施例に限定されない。例えば、集束レンズ２の
結像点Ｐは、集束レンズ２の主面と対物レンズ絞り５の
間にある必要はなく、図１の２点鎖線で示すように、絞
り５と対物レンズ３の主面の間（Ｐ″）に位置させても
良い。また、集束レンズ２の結像点Ｐは、図２に示すよ
うに、対物レンズ３の後方に位置させることも可能であ
り、また、図３に示すように、集束レンズ２の前方に位
置させることもできる。この集束レンズ２の結像点の位
置により、α３の可変範囲を大きくすることができる。
更に、走査偏向装置８によって粒子線を走査して、試料
６から発生する信号を観察している場合、対物レンズ３
の焦点距離Ｆ３を変えることによって像回転が発生する
場合がある。この時、対物レンズ３の制御と走査偏向装
置８の走査信号を連動させ、α３を変えても像回転が生
じないように、公知の手法によって走査偏向装置の走査
信号を補正しても良い。更にまた、対物レンズ絞り５の
穴径は、唯一つの場合について説明したが、これは複数
個の穴径を有した絞りを用いた場合でも本発明を適用す
ることができる。そして、本発明で目的としている機能
は、特開平１−１５９９４３号や、特願昭６３−６４４
７２号におけるレンズ構成においても実現できることは
明らかである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１および第２の集束レンズと対物レンズの各焦点距離
を、試料面へのビーム入射角およびプローブ電流の関数
として捉え、この関数に基づいて、第１および第２の集
束レンズと対物レンズの各強度を連動して制御したの
で、与えられた任意の粒子プローブ電流に対して、対物
レンズ絞りの径およびプローブ電流値を変えずに、試料
へのビーム入射角を任意に変えることができる。
第１および第２の集束レンズと対物レンズの各焦点距離
を、試料面へのビーム入射角およびプローブ電流の関数
として捉え、この関数に基づいて、第１および第２の集
束レンズと対物レンズの各強度を連動して制御したの
で、与えられた任意の粒子プローブ電流に対して、対物
レンズ絞りの径およびプローブ電流値を変えずに、試料
へのビーム入射角を任意に変えることができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための光線図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施例を説明するための光線図で
ある。
ある。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための光線図で
ある。
ある。
１ 集束レンズ ２ 集束レンズ ３ 対物レンズ ４ 粒子銃 ５ 対物レンズ絞り ６ 試料 ７ 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/141 H01J 37/28 H01J 37/317
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも第１および第２の集束レンズ
と１個の対物レンズとを有し、終段の第２の集束レンズ
と対物レンズとの間には対物レンズ絞りが配置された粒
子光学系と、第１および第２の集束レンズと対物レンズ
の各強度を制御する制御手段とを備えており、 該制御手段は、第１および第２の集束レンズと対物レン
ズの各焦点距離を、試料面へのビーム入射角およびプロ
ーブ電流の関数として捉え、この関数に基づいて、第１
および第２の集束レンズと対物レンズの各強度を連動し
て制御し、与えられた任意の粒子プローブ電流に対し
て、対物レンズ絞りの径およびプローブ電流値を変えず
に、試料へのビーム入射角を任意に変え得るように構成
したことを特徴とする粒子線装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04055077A JP3112546B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 粒子線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04055077A JP3112546B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 粒子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05258699A JPH05258699A (ja) | 1993-10-08 |
| JP3112546B2 true JP3112546B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=12988646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04055077A Expired - Fee Related JP3112546B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 粒子線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3112546B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138600A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Shimadzu Corp | 荷電粒子光学系 |
| JP4445893B2 (ja) | 2005-04-06 | 2010-04-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査形電子顕微鏡 |
| DE112010004286B4 (de) * | 2009-11-06 | 2021-01-28 | Hitachi High-Tech Corporation | Ladungsteilchenmikroskop |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP04055077A patent/JP3112546B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05258699A (ja) | 1993-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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