JP4887030B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
52(非点補正器)が配置される。非点補正コイルの近傍、もしくは同じ位置には非点補正コイルの軸ずれを補正するアライナー53が配置される。
(数1)
ΔWi=K・ΔI・(WAL・A+WAL′・B) (1)
ここで、K,A,Bは、測定の際の軸ずれ状態と、対物レンズの動作条件(加速電圧や対物レンズの焦点距離、あるいは対物レンズの物点位置など)で決まるパラメータ(複素数)である。対物レンズに対して軸がずれた状態とは、式(1)においてΔWiが0以外の値を持つことを意味する。したがって、従来は、対物レンズの電流をΔIだけ周期的に変化させて、このときの像ずれΔWiをオペレータが認識し、像ずれを無くすようにアライナーの条件を調整していた。すなわち、軸ずれが補正されるアライナーの最適値とは、式(1)の右辺がΔIによらず0となる条件を指している。この条件を書き出すと、
(数2)
(WAL・A+WAL′・B)=0 (2)
となり、この条件を満たすアライナーの動作条件が最適値となる。軸ずれがあるとアライナー偏向面では入射ビームの傾きも伴うため、これをWAL0′とし、アライナーによる偏向角(制御値)をWAL1′とすると
(数3)
WAL′=WAL0′+WAL1′ (3)
で表される。よって、式(2)を満たすアライナーの条件WAL1′(アライナーの最適値)を求めることが軸調整機能の目的となる。アライナーを電磁コイルで構成する場合には、偏向角WAL1′はアライナーのコイル電流に比例する。以上の関係から式(1)を書き直すと、
(数4)
ΔWi=ΔI・(A1+WAL1′・B1) (4)
が得られる。ここで、A1,B1は以下の項をまとめたものである。
(数5)
A1=K・(WAL・A+WAL0′・B) (5)
(数6)
B1=K・B (6)
式(4)より、アライナーの最適値WAL1′は
(数7)
WAL1′=−A1/B1 (7)
で与えられるため、A1とB1を求めることにより、アライナーの最適値を計算することができる。式(4)において、ΔIは対物レンズの電流変化量であるから、既知の値として予め決めることができる。したがって、アライナーを予め定めた任意の2条件に設定し、その各々においてΔIに対する視差ΔWiを画像処理により検出すると、式(4)より未知数A1,B1を求めるための方程式が得られる。この方程式からA1,B1を解くことができるため、アライナーの最適条件を式(7)から決定することができる。
(アライナー)の場合、光学条件によって変化するコイルへの励磁電流(偏向信号)を検出することが可能になる。
(数8)
Ws1=Ksx・Xstg+Ksy・Ystg (8)
ここで、Ksx,Ksyは複素変数で表される係数である。
ΔWiyは、それぞれ次のようになる。
(数9)
ΔWix=ΔXstg・(Asx+Bx・Ksx) (9)
(数10)
ΔWiy=ΔYstg・(Asy+By・Ksy) (10)
ここで、Asx,Asyは、非点補正器に対するビームの軸ずれに対応してその値が決まる複素変数である。Ksx,Ksyは、装置で制御する軸調整パラメータ(複素変数)を表す。また、Bx,Byは、アライナーの位置や偏向感度,電子光学系の条件などで決まる複素変数である。従来は、非点補正器にそれぞれΔXstg,ΔYstgの変調信号を加えて、そのときの像の動き(ΔWix,ΔWiy)をオペレータが認識し、これを無くすようにパラメータKsx,Ksyの手動調整が行われていた。
ΔWix,ΔWiyはゼロになることが理想であるが、それには限られずゼロに近くなるようにΔWを小さくするような条件で係数を求めるようにしても良い。式(9)および式(10)の形式は、先に示した式(4)と全く同じであり、対物レンズの電流値変化
(ΔI)を非点補正器の信号変化(ΔXstg,ΔYstg)に置き換えれば、視差検出とその演算処理によりアライナー53に対する最適制御パラメータ(Ksx,Ksy)を求めることができる。このための処理フローを図4に示す。非点補正器による視野ずれを補正するアライナーは、試料上におけるビームの位置を補正するためのものであるから、試料上での位置が制御できる位置に配置されなければならない。
“視差検出に基づく補正”を行うのに供される少なくとも4枚の試料像を像表示画面にリアルタイムで表示するようにしても良い。また上記説明では対物レンズと非点補正器に対する軸調を行うことについて説明したが、これに限られることはなくアライメント偏向器を用いて光軸調整を行う必要のある荷電粒子線の光学素子全般に適用可能である。更に本発明は電子顕微鏡だけではなく、収束イオンビームや軸対称レンズシステムを用いて荷電粒子線を収束させる全ての荷電粒子線装置に適用が可能である。また、アライナー用偏向器として、静電偏向器を用いるようにしても良い。
703の処理は図6の処理フローに示した内容である。
(1304)。画像1′の評価値を計算する(1305)。以上の処理を所定の回数繰返し評価プロファイルを作成する(1306)。得られた評価プロファイルから最適な対物レンズ条件Zを計算して(1307)、対物レンズ7に設定する(1308)。
14a…信号増幅器、15…ステージ、16…軸調整用パターン、20…高圧制御電源、21…第一収束レンズ制御電源、22…第二収束レンズ制御電源、23…対物レンズ制御電源、24…走査コイル制御電源、25…画像メモリ、26…画像表示装置、27…画像処理装置、31…対物レンズ用アライナー制御電源、32…非点補正器用制御電源、33…非点補正器用アライナー制御電源、40…コンピュータ、41…記憶装置、42…入力装置、44…イメージシフトコイル制御電源、45…イメージシフトコイル、51…対物レンズ用アライナー、52…非点補正器、53…非点補正器用アライナー。
Claims (10)
- 荷電粒子源から放出される荷電粒子線を調整する光学素子と当該光学素子に対して、軸調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒子線装置において、
前記光学素子の光学条件を変化させたときに得られる画像のずれを評価する制御装置を備え、
当該制御装置は、前記アライメント偏向器の最適値を設定する前に、アライメント偏向器を、前記光学素子の光軸より前記荷電粒子線を離軸させるような、予め定めた第1の条件に設定し、当該第1の条件に設定した後、当該第1の条件にアライメント偏向器が設定された状態にて、前記荷電粒子線の焦点調整を行い、当該焦点調整実行後、前記画像ずれを求めるための光学条件変更を実行し、当該画像ずれに基づいて、前記最適値を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
前記制御装置は、前記荷電粒子線の焦点評価、或いは調整を、前記画像ずれを求めるために前記アライメント偏向器の偏向条件を変化させる毎に行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
前記アライメント偏向器の偏向条件を変化させ、それぞれの条件で得られた試料像間のずれ量から前記アライメント偏向器の動作条件を決定することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
前記アライメント偏向器の条件を所定の条件に設定し、当該所定の条件にアライメント偏向器が設定された状態にて、前記光学素子の光学条件を変化させ、当該条件変化前後の画像間の相関値が、所定値より小さい場合に、前記荷電粒子線の焦点調整を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 荷電粒子源から放出される荷電粒子線の焦点を調整する対物レンズと、当該荷電粒子線の非点を補正する非点補正器と、当該対物レンズ、及び/又は非点補正器に対して、軸調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒子線装置において、
前記対物レンズ、及び/又は非点補正器の条件を変化させたときに得られる画像のずれを評価する制御装置を備え、
当該制御装置は、前記アライメント偏向器の最適値を設定する前に、アライメント偏向器を、前記対物レンズ、及び/又は非点補正器の光軸より前記荷電粒子線を離軸させるような、予め定めた第1の条件に設定し、当該第1の条件に設定した後、当該第1の条件にアライメント偏向器が設定された状態にて、前記荷電粒子線の焦点調整を行い、当該焦点調整実行後、前記画像ずれを求めるための対物レンズの条件変更、及び/又は非点補正器の条件変更を実行し、当該画像ずれに基づいて、前記最適値を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5において、
前記制御装置は、前記荷電粒子線の焦点調整を、前記画像ずれを求めるために、前記アライメント偏向器の偏向条件を変化させる毎に行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5において、
前記複数のアライメント偏向器の偏向条件毎に、前記対物レンズの条件変更、及び/又は非点補正器の条件変更を実行し、当該条件変更に伴う画像間の位置ずれ量から前記アライメント偏向器の動作条件を決定することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5において、
アライメント偏向器の条件を所定の条件に設定し、当該所定の条件にアライメント偏向器が設定された状態にて、前記対物レンズ、或いは前記非点補正器の条件を変化させ、当該条件変化前後の画像間の相関値が、所定値より小さい場合、前記荷電粒子線の焦点調整を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5において、
アライメント偏向器の条件を所定の条件に設定した後、初めに焦点調整を行い、次に非点調整を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5において、
前記制御装置は、前記対物レンズ、或いは前記非点補正器の条件を変化させたときに発生する画像間の位置ずれ量を算出し、その位置ずれを別の補正器で補正した上で、前記焦点調整、或いは非点補正を実施することを特徴とする荷電粒子線装置。
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