JP4276929B2 - 荷電粒子線色収差補正装置および該収差補正装置を搭載した荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
4極子場は電場と磁場の場合でそれぞれ(1)、(2)の形で表される。
(1)、(2)のz依存部分を用いて4極子場の強度を(3)で定義し
10に示す。また、光軸9に関する軸上ポテンシャルを11に示す。
(i) x軌道7が2段目多極子レンズ3の中心を通る。
(ii) y軌道8が3段目多極子レンズ4の中心を通る。
(iii) 4段目多極子レンズ5出射面で、x軌道とy軌道の離軸距離が等しい。
(iv) 子レンズ5出射面で、x軌道とy軌道の傾斜が等しい。
レンズの中心を通る軌道は収差を含む当該レンズの作用を受けないので、基準軌道7、8を用いればx、y軌道を分離して、2段目と3段目においてそれぞれに適切な負の色収差を加えることができる。以上のように、文献1に記載の収差補正装置においては、4段の12極子レンズにより発生する静電場および電磁場を適当に調整して、上記4条件を満たすことにより、色収差を補正している。
このように、収差補正器に自律的な調整手段がないことで、使用上、設計上の自由度が大きく制限されてきた。
収差補正装置にフォーカスの調整機能を持たせるためには、多段多極子の段間に電位を与える手段を設けて、中間電位領域を形成する。領域内外の電位差に応じて電子軌道は屈折されるが、この中間電位が領域内で平坦であればこの屈曲による効果は当該段間の距離を調整するのと等価な効果を及ぼす。すなわち前項で形状パラメータの一つとして挙げた段間距離と等しい制御可能な可変パラメータを、この発明によって余分に加えることができることになる。
図1には、SEMについての実施例を示す。図1には、SEMの電子光学系の主要要素を含めて表している。電子源13から射出された電子線は、集束レンズ14と15でビーム電流量を調整した後、対物レンズ16に対し適切な位置にクロスオーバを結ぶ。これをさらに対物レンズ16で試料表面17に縮小投影しビームプローブとする。ビームプローブを偏向コイル(不図示)によって試料表面で走査することで、電子線照射によって発生する二次電子量を、試料表面各々位置毎に配列し画像化して所謂“走査電子顕微鏡像(SEM像)”を得ることができる。二次電子検出器と試料を保持する試料ステージ、またビーム開き角度を制限するための絞り装置など本発明の説明に主要ではない装置を図1では省略した。
多極子レンズ2、3、4、5および中間電位形成用の電極を機能させるために電圧源25、26a、28a、29、27ならびに電流源26b、26cが用意され、図1に示す通り、各多極子レンズと中間電位電極に独立に接続される。このうち多極子2、3、4、5の為の電源25、26a、26b、28a、28b、29、27はさらに当該の多極子レンズが形成する多極子場の対称性に応じた複数の電源から成る。例えば1つの12極子レンズで4極子場をつくるには最小+V2と-V2の二つの電位すなわち2台の電圧源が必要であり、高次収差を抑える為にはこれに+V2/2と-V2/2を加え計4電位すなわち4台の電圧源で4極子場を構成することが望ましい。
さらに本実施例でそれぞれ電圧源/電流源は制御器21を介して、パーソナルコンピュータ等の計算機22を用いて制御される。荷電粒子線装置の操作者が計算機22に付属するキーボード等入力装置から必要に応じて光学設定条件を入力すると、計算機22は前述の基準軌道設定条件と収差補正条件からこれらを満たす各電極子の電位、と磁極子の励磁を計算し、制御器21を介して電圧源25、26a、27、28a、29ならびに電流源26b、28bに所定の電圧、電流を発生させる。これら制御過程は計算機22によってモニタされ付属のCRT等表示装置に表示されので、操作者はこれをみて装置の状態を確認できる。
図4には、電極の保持手段ならびに電位、励磁の導入手段を含めたより詳細な例で、収差補正装置の上半までを表示している。1段目12極子の電極2a、b、...ならびに2段目の電磁極3a、b...は、相互位置ずれを最小限に抑える目的で、平板絶縁体のベースプレート32とこれに精度良く立てられる絶縁体の固定ピン33を基準に組み立てられる。ベースプレート32は電極子の高さ方向の位置を規定し、また固定ピン33は電極子の面内の位置を規定する。
実施例1,2では、2段目多極子レンズ3と3段目多極子レンズ3の段間にのみ中間電位領域6を作っていた。一方、図7に示した構成例では、12(6A)、23(6B)、34(6C)の3つの段間全てに中間電位領域を設けている。このような複数の中間電位領域は、図3の中間電位電極構造6a,b,c,dを各多極子レンズの段間に
それぞれ設けることで実現することができる。
それぞれの中間電位は、独立した電源27A、B、Cから供給され前述の制御装置21と22によってそれぞれに任意の中間電位を与えられるものとする。図で10は、図2で示したと同じ4極子場の強度分布であり、また11は中心軸上のポテンシャルである。計算機22が入力手段と画面表示手段とを備える点やその機能は、実施例1で説明した構成の装置と同じである。
Claims (15)
- 荷電粒子線源と、
荷電粒子線が照射される試料を保持する試料ステージと、
前記荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を集束する収束レンズと、
該収束レンズを通過した荷電粒子線を前記試料に対して照射する対物レンズと、
前記収束レンズと対物レンズの間に配置される収差補正装置と、
前記各部品を収容する真空容器とを有し、
当該収差補正装置は、
互いに対向して配置される複数の多極子レンズと、
該多極子レンズに電圧を印加する手段と、
前記対向して配置された隣接する多極子レンズの間の領域に対向して配置される一対の電極と、
前記対向して配置された一対の電極に同電圧を印加する手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 荷電粒子線源と、荷電粒子線が照射される試料を保持する試料ステージと、前記荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を集束する収束レンズと、該収束レンズを通過した荷電粒子線を前記試料に対して照射する対物レンズと、前記集束レンズと対物レンズの間に配置される収差補正装置と、前記各部品を収容する真空容器とを有し、
当該収差補正装置は、
互いに対向して配置された第1の多極子レンズおよび第2の多極子レンズと、
該第1の多極子レンズおよび第2の多極子レンズ多極子レンズに電圧を印加する第1の電源と、
該第1の多極子レンズおよび第2の多極子レンズの間に配置された一対の電極と、
該一対の電極に接続された第2の電源とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記収差補正装置は、
静電的、磁気的或はその複合で4極子場を、単独もしくは任意の多極子場と加算して発生する4段の多極子レンズを持ち、該多極子レンズ各々の極子に多極子場を形成する電圧を印加する第1の電源群と、
励磁を付与する励磁装置ならびにこれを駆動する第2の電源群と、を有し、
前記同電圧を印加する手段は、前記対向して配置される一対の電極に接続された第3の電源であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記収差補正装置は、
静電的、磁気的或はその複合で4極子場を、単独もしくは任意の多極子場と加算して発生する4段の多極子レンズを持ち、該多極子レンズ各々の極子に多極子場を形成する電圧を印加する第1の電源群と、励磁を付与する励磁装置ならびにこれを駆動する第2の電源群を備え、
前記対向して配置される一対の電極は、該第2および第3の多極子レンズであって、
該第2および該第3の多極子レンズ各々の極子に多極子場を形成する電圧と該第2、第3多極子レンズ各々の極子に等しいオフセット電圧を加算して印加する第3の電源群を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項3に記載の荷電粒子線装置において、
前記第2の多極子レンズと第3の多極子レンズに挟まれた領域であって、かつ前記一対の電極の外側に配置されたシールド電極を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項3に記載の荷電粒子線装置において、
前記第1、2、3の電源が可変電圧源であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項3に記載の荷電粒子線装置において、
前記第1、2、3の電源を制御する制御手段を有し、
該制御手段により前記対向して配置される一対の電極に印加する電圧が制御可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項3に記載の荷電粒子線装置において、
前記収差補正装置を保持する筐体を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項8に記載の荷電粒子線装置において、
前記第1と第2の多極子レンズ、および前記第3と第4の多極子レンズをそれぞれの間に設けられた電気絶縁性を保持するベースプレートを用いて一体化する構造を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項9に記載の荷電粒子線装置において、
前記ベースプレートは、極子の水平位置合わせ用のピンを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項8に記載の荷電粒子線装置において、
前記筐体は、真空引き用のポートを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項8に記載の荷電粒子線装置において、
前記筐体は、前記第2と第3の多極子レンズの極子に励磁を付与する為の励磁装置であるコイルを筐体外に持ち、
前記コイルと筐体内部の該極子と直結する磁路により磁束を導入する手段を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置を制御するためのコンピュータと、該コンピュータを操作するための入力手段と、表示画面とを有し、
収差補正の要求から決められる電子光学条件に基づいて、該コンピュータによって前記多極子レンズの各極子に配分すべき電圧および励磁を計算し、前記制御装置を通して多極子の各極子を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 荷電粒子光学装置の光路上に配置される収差補正装置であって、
少なくとも4段の多極子レンズと、
該4段の多極子レンズの中央2段の多極子レンズの極子は電極と磁極を兼ね、前記中央2段の多極子レンズの間に配置された静電レンズと、
該静電レンズを制御する手段とを備え、
前記静電レンズ強度を変更することによりフォーカスを変更することを特徴とする収差補正装置。 - 請求項14に記載の収差補正装置において、
前記静電レンズは、対向して配置された一対の電極であることを特徴とする収差補正装置。
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