JP6901518B2 - 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の光学系の制御方法 - Google Patents
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Description
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第1光学素子と、
前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第2光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第2光学素子の設定値を求める処理では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに、前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める。
本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第1光学素子と、
前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第2光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第1光学素子は、試料に前記荷電粒子線を照射する照射レンズであり、
前記第2光学素子は、前記荷電粒子線の照射角度を調整するための照射量調整レンズであり、
前記第2光学素子の設定値は、前記荷電粒子線の照射角度を制御する値であり、
前記第2光学素子の設定値を求める処理では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める。
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第1光学素子と、前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第2光学素子の初期値を求める工程と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第2光学素子の設定値を求める工程では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させ
たときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに、前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める。
本発明に係る荷電粒子線装置の光学系の制御方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第1光学素子と、前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第2光学素子の初期値を求める工程と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第1光学素子は、試料に前記荷電粒子線を照射する照射レンズであり、
前記第2光学素子は、前記荷電粒子線の照射角度を調整するための照射量調整レンズであり、
前記第2光学素子の設定値は、前記荷電粒子線の照射角度を制御する値であり、
前記第2光学素子の設定値を求める工程では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める。
外の荷電粒子線(イオンビーム等)を照射して試料の観察や分析を行う装置であってもよい。このような荷電粒子線装置としては、例えば、透過電子顕微鏡、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などが挙げられる。
1.1. 電子顕微鏡の構成
まず、第1実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る電子顕微鏡100の構成を示す図である。
次に、第1実施形態に係る電子顕微鏡100の光学系の制御方法について説明する。
電子顕微鏡100では、制御部40によって光学系20が制御される。以下では、照射レンズ系24に対する電子線の入射位置が最適な位置となるように、制御部40が多段偏向器22を制御する処理について説明する。以下、当該処理を、入射位置の最適化処理ともいう。
。制御部40は、多段偏向器22の設定値が初期値H1に設定され、かつ照射レンズ系24の設定値が設定値S1に設定された状態で、図3に示すように、試料S上における電子線の位置Paを測定する(S110)。制御部40は、例えば、検出器30で撮影されたTEM像を取得し、取得したTEM像から位置Paを測定する。
S106)。設定値H3は、初期値H1を、ステップS102で求めた変化量ΔHだけ変化させた値である。例えば、H3=H1−ΔHである。制御部40が多段偏向器22の設定値を設定値H2から設定値H3に変更することによって、照射レンズ系24に対する電子線の入射位置が変化する。
次に、ステップS102における初期値H1および変化量ΔHの算出方法について説明する。
Hを決定する。
次に、ステップS122における設定値H0の算出方法について説明する。
a2=(ΔP3−ΔP2)/(H3−H2)
b1=(H2×ΔP1−H1×ΔP2)/(H2−H1)
b2=(H3×ΔP2−H2×ΔP3)/(H3−H2)
H1−ΔHと変化させたが、多段偏向器22の設定値を、H1,H2=H1+ΔH,H3=H1+2×ΔHと変化させてもよい。また、例えば、多段偏向器22の設定値を、H1,H2=H1−ΔH,H3=H1−2×ΔHと変化させてもよい。
電子顕微鏡100は、例えば、以下の効果を有する。
2.1. 電子顕微鏡
次に、第2実施形態に係る電子顕微鏡について説明する。なお、第2実施形態に係る電子顕微鏡の構成は、図1に示す第1実施形態に係る電子顕微鏡100の構成と同じでありその説明を省略する。
次に、第2実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法について説明する。なお、以下では、上述した第1実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
上述した第1実施形態では、多段偏向器22の設定値は、照射レンズ系24に対する電子線の入射位置を制御する値であり、照射レンズ系24に対する電子線の入射位置が最適な位置となるように、制御部40が多段偏向器22を制御する処理について説明した。
位置Paを測定する(S210)。
次に、ステップS202における初期値D1および変化量ΔDの算出方法について説明する。図15は、初期値H1および変化量ΔHの算出方法を説明するための図である。
次に、ステップS222における設定値D0の算出方法について説明する。
a2=(ΔP3−ΔP2)/(D3−D2)
b1=(D2×ΔP1−D1×ΔP2)/(D2−D1)
b2=(D3×ΔP2−D2×ΔP3)/(D3−D2)
第2実施形態に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の効果を有する。
3.1. 電子顕微鏡
次に、第3実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図16は、第3実施形態に係る電子顕微鏡300の構成を示す図である。以下、第3実施形態に係る電子顕微鏡300において、第1実施形態に係る電子顕微鏡100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、第3実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法について説明する。なお、以下では、上述した第1実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
電子顕微鏡300では、制御部40によって光学系20が制御される。以下では、試料Sに照射される電子線の照射角度が最適な角度となるように、制御部40が照射量調整レンズ240を制御する処理について説明する。以下、当該処理を、照射角度の最適化処理ともいう。
I変化させた設定値I2にして、照射レンズ242の設定値を変化させたときの照射レンズ242を通過した電子線のビーム径の変化量である第2変化量ΔR2を求める(S306〜S316)。
場合(S318のYes)、第1変化量ΔR1、第2変化量ΔR2、および第3変化量ΔR3に基づいて、照射レンズ242の設定値を変化させたときに、照射レンズ242を通過した電子線のビーム径の変化量がゼロとなる照射量調整レンズ240の設定値I0を求める(S322)。設定値I0の算出方法については後述する。
次に、ステップS302における初期値I1および変化量ΔIの算出方法について説明する。図21は、初期値I1および変化量ΔIの算出方法を説明するための図である。
次に、ステップS322における設定値I0の算出方法について説明する。
a2=(ΔR3−ΔR2)/(I3−I2)
b1=(I2×ΔR1−I1×ΔR2)/(I2−I1)
b2=(I3×ΔR2−I2×ΔR3)/(I3−I2)
。
電子顕微鏡300は、例えば、以下の効果を有する。
なお、上記の例では、照射角度の最適化処理として、試料Sに対して電子線が平行照射されるように、照射量調整レンズ240を調整する場合について説明したが、照射角度の最適化処理において、照射角度を任意の角度にすることも可能である。上述したように、設定値I1、設定値I2、および設定値I3と、第1変化量ΔR1、第2変化量ΔR2、および第3変化量ΔR3は、線形関係にある。そのため、あらかじめ変化量ΔRと、照射角度との関係を求めておくことによって、照射角度の最適化処理において、所望の照射角度となるように照射量調整レンズ240を調整することも可能である。
Claims (11)
- 荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第1光学素子と、
前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第2光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第2光学素子の設定値を求める処理では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに、前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
前記第1光学素子は、多段のレンズ系であり、
前記第2光学素子は、多段の偏向器であり、
前記第2光学素子の設定値は、前記第1光学素子に対する前記荷電粒子線の入射位置を制御する値である、荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
前記第1光学素子は、多段のレンズ系であり、
前記第2光学素子は、多段の偏向器であり、
前記第2光学素子の設定値は、前記第1光学素子の光軸に対する前記荷電粒子線の入射角度を制御する値である、荷電粒子線装置。 - 荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第1光学素子と、
前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第2光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第1光学素子は、試料に前記荷電粒子線を照射する照射レンズであり、
前記第2光学素子は、前記荷電粒子線の照射角度を調整するための照射量調整レンズであり、
前記第2光学素子の設定値は、前記荷電粒子線の照射角度を制御する値であり、
前記第2光学素子の設定値を求める処理では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記初期値は、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値の時間平均である、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記制御部は、前記初期値からの変化量を求める処理を行い、
前記第2光学素子の設定値を求める処理では、前記第2光学素子の設定値を前記初期値から、求めた前記変化量変化させ、
前記変化量を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記変化量を求める、荷電粒子線装置。 - 請求項6において
前記変化量は、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値の標準偏差である、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記制御部は、所定の時間間隔で、前記第2光学素子の設定値を前記記憶部に記憶させる、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記制御部は、前記第2光学素子の設定値を求める処理を行った後に、求めた前記第2光学素子の設定値を前記記憶部に記憶させる、荷電粒子線装置。 - 荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第1光学素子と、前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第2光学素子の初期値を求める工程と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第2光学素子の設定値を求める工程では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに、前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置の光学系の制御方法。 - 荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第1光学素子と、前記第1光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第2光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第2光学素子の初期値を求める工程と、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第2光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第2光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求め、
前記第1光学素子は、試料に前記荷電粒子線を照射する照射レンズであり、
前記第2光学素子は、前記荷電粒子線の照射角度を調整するための照射量調整レンズであり、
前記第2光学素子の設定値は、前記荷電粒子線の照射角度を制御する値であり、
前記第2光学素子の設定値を求める工程では、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第1変化量を求め、
前記第2光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第1光学素子の設定値を変化させたときの前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第2変化量を求め、
前記第1変化量および前記第2変化量に基づいて、前記第1光学素子の設定値を変化させたときに前記第1光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量がゼロとなる前記第2光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置の光学系の制御方法。
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