JP7040199B2

JP7040199B2 - 荷電粒子ビーム軸合わせ装置、荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム軸合わせ方法

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Publication number: JP7040199B2
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Inventors: 丈寛石川
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Description

本発明は、荷電粒子ビームの軸合わせを行う荷電粒子ビーム軸合わせ装置、荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム軸合わせ方法に関する。

試料を高い分解能で分析または観察する装置として、荷電粒子ビーム照射装置が知られている。例えば、特許文献１には、電子銃、入口側ビーム偏向部、二段のコンデンサレンズからなる集束レンズ系、出口側ビーム偏向部、対物アパーチャ板、走査コイルおよび対物レンズを含む電子ビーム照射装置が記載されている。

電子ビーム照射装置においては、電子銃から出射された電子ビームが、集束レンズ系を通過することにより集束された後、対物アパーチャ板を通過することによりビーム径が制限される。その後、電子ビームは、走査コイルを通過することにより面内で走査されつつ、対物レンズを通過することにより小さな径に絞られ、試料に照射される。電子ビームが照射された試料からは二次電子または特性Ｘ線等が放出され、これらが検出されることにより試料の観察または分析が行われる。

入口側ビーム偏向部は、電子ビームが集束レンズ系の各コンデンサレンズの中心を通過するように電子ビームの軸合わせを行うために用いられる。出口側ビーム偏向部は、電子ビームが対物レンズの中心を通過するように電子ビームの軸合わせを行うために用いられる。

特開２０１１－５４４２６号公報

特許文献１に記載された電子ビームの軸合わせにおいては、一方のコンデンサレンズの焦点が固定された状態で、他方のコンデンサレンズの焦点が異なる２つの位置にあるとき、出口側ビーム偏向部が走査されることにより２つの走査像がそれぞれ形成される。各走査像には、対物アパーチャ板の開口を示すアパーチャ像が現れる。２つのアパーチャ像の位置のずれは、２つのコンデンサレンズの中心と電子ビームの軸とのずれを反映する。そこで、２つのアパーチャ像が重畳された画像が作成され、表示部に表示される。なお、少なくとも一方のアパーチャ像は、ソフトウエアにより再生された静止画像またはその位置を示すマークである。

使用者は、他方のアパーチャ像が一方のアパーチャ像に重なるように入口側ビーム偏向部を調整した後、他方のアパーチャ像が画像の中心に位置するように出口側ビーム偏向部を調整する。ここで、電子ビーム照射装置の構成によっては、２つの調整が互いに干渉し、上記の調整を繰り返すことが必要になることがある。この場合、使用者は、２つのアパーチャ像が重畳された画像を作成および更新する操作と、入口側ビーム偏向部を調整する操作と、出口側ビーム偏向部を調整する操作とを繰り返すこととなる。そのため、電子ビームの軸合わせは面倒であり、軸合わせを容易に行うことが可能な電子ビーム照射装置の開発が望まれている。

本発明の目的は、荷電粒子ビームの軸を容易に合わせることが可能な荷電粒子ビーム軸合わせ装置、荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム軸合わせ方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ装置は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、第１の情報に基づいて第１のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるとともに、第２の情報に基づいて第２のアパーチャ像を画像として表示部に表示させる表示制御部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、第１の移動指令部は、第１の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第１の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第１の移動指令を行い、第２の移動指令部は、第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第２の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第２の移動指令を行い、生成部は、第１または第２の偏向部の制御に追従した第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って第１および第２の情報を更新し、表示制御部は、更新された第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の移動を示すように、表示部に表示される第１および第２のアパーチャ像の画像を更新する。

この荷電粒子ビーム軸合わせ装置においては、集束レンズの磁場強度が第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化される。磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報が生成され、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報が生成される。

磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１の移動指令が行われる。第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部が制御される。また、磁場の強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第２の移動指令が行われる。第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部が制御される。

上記の構成によれば、磁場強度が第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化されるので、使用者は、強度を都度切り替えて第１および第２の情報を生成するための操作を行う必要がない。そのため、使用者の操作負担が軽減される。その結果、荷電粒子ビームの軸を合わせることが容易になる。

また、荷電粒子ビーム軸合わせ装置は、第１の情報に基づいて第１のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるとともに、第２の情報に基づいて第２のアパーチャ像を画像として表示部に表示させる表示制御部をさらに備え、第１の移動指令部は、第１の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第１の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第１の移動指令を行い、第２の移動指令部は、第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第２の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第２の移動指令を行い、生成部は、第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って第１および第２の情報を更新し、表示制御部は、更新された第１および第２の情報に基づいて表示部に表示される第１および第２のアパーチャ像の画像を更新する。

この場合、第１または第２の偏向部の調整に追従して、表示部に表示された画像における第１および第２のアパーチャ像が移動する。そのため、使用者は、画像における第１および第２のアパーチャ像を視認しつつ、第１および第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整することができる。また、第１の操作子の操作と第２の操作子の操作とを使い分けることにより、第１の偏向部による調整と第２の偏向部による調整とを容易にかつ即座に切り替えることができる。これにより、荷電粒子ビーム軸合わせ装置の操作性が向上する。その結果、荷電粒子ビームの軸を短時間で容易に合わせることができる。

（２）第１および第２の操作子の一方は、ポインティングデバイスの第１の押下部であり、第１および第２の操作子の他方は、ポインティングデバイスの第２の押下部であってもよい。

この場合、使用者は、ポインティングデバイスの第１の押下部の押下と第２の押下部の押下とを使い分けることにより、第１の偏向部による調整と第２の偏向部による調整とをより容易にかつ即座に切り替えることができる。これにより、荷電粒子ビーム軸合わせ装置の操作性がより向上する。その結果、荷電粒子ビームの軸をより容易に合わせることができる。

（３）強度変化部は、残像効果により表示部に第１および第２のアパーチャ像が同時に視認される周期で第１および第２の強度の繰り返し変化を行ってもよい。この場合、使用者は、画像における第１および第２のアパーチャ像を同時に視認し、第１および第２のアパーチャ像の位置関係を容易に把握することができる。これにより、荷電粒子ビームの軸をより容易に合わせることができる。

（４）第２の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ装置は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、生成部は、第１または第２の偏向部の制御に追従した第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って第１および第２の情報を更新し、第１の移動指令部は、第１および第２の情報に基づいて第１のアパーチャ像と第２のアパーチャ像とを重ねるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて第１の移動指令を行い、第２の移動指令部は、第１および第２の情報に基づいて第１および第２のアパーチャ像を予め定められた位置に移動させるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて第２の移動指令を行う。

この場合、第１および第２のアパーチャ像が予め定められた位置で重なるように第１および第２の偏向部が自動的に調整される。そのため、使用者は、第１および第２の偏向部を調整するための操作を行う必要がない。これにより、荷電粒子ビームの軸をさらに容易に合わせることができる。

（５）第１の移動指令部は、第１のアパーチャ像の重心と第２のアパーチャ像の重心とを重ねるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、第２の移動指令部は、第１および第２のアパーチャ像の重心を予め定められた位置に移動させるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定してもよい。この構成によれば、第１および第２のアパーチャ像の中心を予め定められた位置で重ねる場合よりも、荷電粒子ビームの軸を正確に合わせることができる。

（６）予め定められた位置は、対物レンズの光軸に重なる位置であってもよい。この場合、第１および第２のアパーチャ像を予め定められた位置に重ねることにより、荷電粒子ビームの軸を対物レンズの光軸に合わせることができる。

（７）集束レンズは、第１および第２のコンデンサレンズを含み、第１の強度は、第１のコンデンサレンズの所定の磁場強度と第２のコンデンサレンズの所定の磁場強度との組み合わせとして決定され、第２の強度は、第１のコンデンサレンズの他の所定の磁場強度と第２のコンデンサレンズの他の所定の磁場強度との組み合わせとして決定されてもよい。

この場合、荷電粒子ビームの電流を大きい範囲で変化させることができる。また、第１のコンデンサレンズの磁場強度と第２のコンデンサレンズの磁場強度とを連動して変化させた状態で荷電粒子ビームの軸合わせが行われる。そのため、軸合わせ後に、第１のコンデンサレンズの磁場強度と第２のコンデンサレンズの磁場強度とを連動して変化させた状態で荷電粒子ビーム照射装置を使用する場合でも、試料の所望の部分に正確に荷電粒子ビームを照射することができる。

（８）第３の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ装置は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、対象面は、荷電粒子ビームの電流を測定可能なファラデーカップに設けられ、生成部は、ファラデーカップにより測定された電流に基づいて第１および第２の情報を生成する。

この場合、試料に荷電粒子ビームを照射することなく荷電粒子ビームの軸合わせを行うことができる。これにより、荷電粒子ビームにより試料が損傷することを防止することができる。

（９）第１および第２の強度の一方は、ファラデーカップにより測定される荷電粒子ビームの電流が最大となるように決定されてもよい。この構成によれば、荷電粒子ビームの電流が最大となる状態で荷電粒子ビームの軸合わせが行われる。そのため、軸合わせ後に、荷電粒子ビームの電流が最大となる状態で荷電粒子ビーム照射装置を使用する場合でも、試料の所望の部分に正確に荷電粒子ビームを照射することができる。

（１０）ファラデーカップは、電流に対する複数の測定レンジにおいて荷電粒子ビームの電流を測定可能に構成され、第１および第２の強度は、ファラデーカップにより測定される電流が同一の測定レンジに含まれるように決定されてもよい。この構成によれば、磁場強度を変化させた場合でも、第１および第２の情報に白とびおよび黒つぶれが発生することが防止される。これにより、第１および第２のアパーチャ像を正確に合わせることができる。

（１１）第４の発明に係る荷電粒子ビーム照射装置は、荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームを磁場により集束する集束レンズと、荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームを偏向することにより荷電粒子ビームの軸と集束レンズの光軸との位置関係を調整する第１の偏向部と、集束レンズにより集束された荷電粒子ビームの電流を制限する対物アパーチャ板と、集束レンズにより集束された荷電粒子ビームを偏向することにより対象面上における荷電粒子ビームの位置関係を調整する第２の偏向部と、荷電粒子ビームの軸を調整する第１～第３のいずれかの発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ装置とを備える。

この荷電粒子ビーム照射装置においては、荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームが集束レンズの磁場により集束されて対象面に照射される。荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームが第１の偏向部により偏向されることにより、荷電粒子ビームの軸と集束レンズの光軸との位置関係が調整される。集束レンズにより集束された荷電粒子ビームの電流が対物アパーチャ板により制限される。集束レンズにより集束された荷電粒子ビームが第２の偏向部により偏向されることにより対象面上における荷電粒子ビームの位置関係が調整される。荷電粒子ビームの軸は、荷電粒子ビーム軸合わせ装置により調整される。

荷電粒子ビーム軸合わせ装置においては、場強度が第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化されるので、使用者は、強度を都度切り替えて第１および第２の情報を生成するための操作を行う必要がない。そのため、使用者の操作負担が軽減される。その結果、荷電粒子ビームの軸を合わせることが容易になる。

（１２）第５の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ方法は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、第１の情報に基づいて第１のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるとともに、第２の情報に基づいて第２のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるステップと、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御するステップと、磁場の強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御するステップとを含み、第１の移動指令を行うステップは、第１の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第１の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第１の移動指令を行うことを含み、第２の移動指令を行うステップは、第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第２の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて第２の移動指令を行うことを含み、第１および第２の情報を生成するステップは、第１または第２の偏向部の制御に追従した第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って第１および第２の情報を更新することを含み、第１および第２のアパーチャ像を表示部に表示させるステップは、更新された第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の移動を示すように、表示部に表示される第１および第２のアパーチャ像の画像を更新することを含む。

この荷電粒子ビーム軸合わせ方法によれば、磁場強度が第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化されるので、使用者は、強度を都度切り替えて第１および第２の情報を生成するための操作を行う必要がない。そのため、使用者の操作負担が軽減される。その結果、荷電粒子ビームの軸を合わせることが容易になる。
（１３）第６の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ方法は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御するステップと、磁場の強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御するステップとを含み、第１および第２の情報を生成するステップは、第１または第２の偏向部の制御に追従した第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って第１および第２の情報を更新することを含み、第１の移動指令を行うステップは、第１および第２の情報に基づいて第１のアパーチャ像と第２のアパーチャ像とを重ねるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて第１の移動指令を行うことを含み、第２の移動指令を行うステップは、第１および第２の情報に基づいて第１および第２のアパーチャ像を予め定められた位置に移動させるための第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて第２の移動指令を行うことを含む。
この荷電粒子ビーム軸合わせ方法によれば、第１および第２のアパーチャ像が予め定められた位置で重なるように第１および第２の偏向部が自動的に調整される。そのため、使用者は、第１および第２の偏向部を調整するための操作を行う必要がない。これにより、荷電粒子ビームの軸をさらに容易に合わせることができる。
（１４）第７の発明に係る荷電粒子ビーム軸合わせ方法は、荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、磁場強度が第１の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が第２の強度であるときの対物アパーチャ板の開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、磁場強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、第１の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第１の偏向部を制御するステップと、磁場の強度の繰り返し変化の間に、第１および第２の情報に基づいて、第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、第２の移動指令に基づいて、第１および第２のアパーチャ像を移動させるように第２の偏向部を制御するステップとを含み、対象面は、荷電粒子ビームの電流を測定可能なファラデーカップに設けられ、第１および第２の情報を生成するステップは、ファラデーカップにより測定された電流に基づいて第１および第２の情報を生成することを含む。
この荷電粒子ビーム軸合わせ方法によれば、試料に荷電粒子ビームを照射することなく荷電粒子ビームの軸合わせを行うことができる。これにより、荷電粒子ビームにより試料が損傷することを防止することができる。

本発明によれば、荷電粒子ビームの軸を容易に合わせることが可能になる。

第１の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置の構成を示す図である。図１の照射部の概略構成を示す図である。荷電粒子ビーム照射装置が備える軸合わせ装置の構成を示す図である。軸合わせプログラムにより行われる軸合わせ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。軸合わせ処理における画像の変化の一例を示す図である。第２の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置が備える軸合わせ装置の構成を示す図である。第２の実施の形態における軸合わせプログラムにより行われる軸合わせ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

［１］第１の実施の形態
以下、本発明の第１の実施の形態に係る荷電粒子ビーム軸合わせ装置（以下、軸合わせ装置と略記する。）、それを備えた荷電粒子ビーム照射装置、および荷電粒子ビーム軸合わせ方法について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態においては、荷電粒子ビーム照射装置は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）用の電子ビーム照射装置である。

（１）荷電粒子ビーム照射装置の構成
図１は、第１の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置の構成を示す図である。図１においては、主として荷電粒子ビーム照射装置１００のハードウエアの構成が示される。図１に示すように、荷電粒子ビーム照射装置１００は、処理装置１０および照射部２０を含む。

処理装置１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３、記憶装置１４、操作部１５、表示部１６および入出力Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１７により構成される。ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、記憶装置１４、操作部１５、表示部１６および入出力Ｉ／Ｆ１７はバス１８に接続される。

ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１３にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置１４は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、軸合わせプログラムを記憶する。ＣＰＵ１１が記憶装置１４に記憶された軸合わせプログラムをＲＡＭ１２上で実行することにより、後述する軸合わせ処理が行われる。

操作部１５は、タッチパネル、キーボードまたはポインティングデバイスであり、操作子１５ａ，１５ｂを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。本実施の形態においては、操作部１５はマウスであり、本体部１５ｃをさらに含む。この場合、マウスの右押下部および左押下部がそれぞれ操作子１５ａ，１５ｂであり、マウス本体が本体部１５ｃである。使用者は、操作部１５を用いて後述する軸合わせ装置に各種指示を行うことができる。表示部１６は、軸合わせ装置により生成された画像データに基づく画像を表示可能である。表示部１６は、液晶表示装置等の表示デバイスである。入出力Ｉ／Ｆ１７は、照射部２０に接続される。

図２は、図１の照射部２０の概略構成を示す図である。図２に示すように、照射部２０は、荷電粒子源２１、集束レンズ２２、偏向部２３，２４、対物アパーチャ板２５、走査部２６、対物レンズ２７、試料台２８、検出部２９および電流測定部３０を含む。また、照射部２０は、荷電粒子源２１、集束レンズ２２、偏向部２３，２４、走査部２６、対物レンズ２７、検出部２９および電流測定部３０の各々を駆動するための図示しない電源をさらに含む。電源の動作は、処理装置１０により制御される。

荷電粒子源２１は、例えば電子銃であり、試料台２８に向けて電子ビームを荷電粒子ビームとして出射する。偏向部２３、集束レンズ２２、偏向部２４、対物アパーチャ板２５、走査部２６および対物レンズ２７は、この順で電子ビームの出射方向に並ぶように、荷電粒子源２１と試料台２８とを結ぶ軸Ａｘ上に配列される。

偏向部２３は、例えばアライメントコイルにより構成され、電子ビームを偏向部２３の光軸に垂直な平面内で偏向する。偏向部２３は、軸Ａｘに平行な方向に離間して配置された２つのアライメントコイルにより構成されてもよい。偏向部２３は、荷電粒子源２１から出射された電子ビームが後述する各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心を通過するように調整される。

集束レンズ２２は、互いの相対的な位置関係が固定されたコンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂにより構成される。各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂは、偏向部２３により偏向された電子ビームが対物アパーチャ板２５の前の焦点で集束するように調整される。

偏向部２４は、偏向部２３と同様の構成を有し、集束レンズ２２により集束された電子ビームが対物レンズ２７の中心を通過するように調整される。また、偏向部２４の調整時には、偏向部２４は偏向量を２次元的に走査することができる。対物アパーチャ板２５は、偏向部２４により偏向された電子ビームを通過させることにより、電子ビームの電流を制限する。

走査部２６は、例えば走査コイルにより構成され、対物アパーチャ板２５を通過した電子ビームを走査部２６の光軸に垂直な平面内で２次元的に走査する。対物レンズ２７は、走査部２６により走査された電子ビームが所定の位置で集束するように調整される。

試料台２８には、分析または観察の対象となる試料Ｓが載置される。走査部２６により２次元的に走査されかつ対物レンズ２７により集束された電子ビームは、試料Ｓの表面の各部に照射される。検出部２９は、反射電子検出器または二次電子検出器により構成され、電子ビームが照射されたことにより試料Ｓの表面の各部から反射される電子または試料Ｓの表面の各部から放出される電子（二次電子）を検出する。検出部２９により検出された電子に基づいて図１の処理装置１０により試料Ｓの走査像が生成される。

電流測定部３０は、電子ビームが照射される対象面を有するファラデーカップを含み、対象面の各部に照射された電子ビームの電流を測定する。電流測定部３０には、電流に対する複数の測定レンジが設けられている。測定レンジを適切に切り替えることにより、微小な電流から大きい電流までを測定することができる。

電流測定部３０は、偏向部２３，２４の調整の際には、図示しないアクチュエータにより、対物アパーチャ板２５と走査部２６との間における軸Ａｘ上に介挿される（図２の太い矢印を参照）。後述するように、電流測定部３０により測定された電流に基づいて画像を示す画像データが生成される。電流測定部３０は、画像の中心が対物レンズ２７の光軸に重なるように配置される。

電子ビームが各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心を通過していない場合、コンデンサレンズ２２Ａまたはコンデンサレンズ２２Ｂの焦点が変化すると、試料Ｓ上における電子ビームの照射位置が変化する。そこで、電子ビームが各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心を通過するように、電流測定部３０により測定される電流に基づいて偏向部２３，２４を調整するための軸合わせ装置が荷電粒子ビーム照射装置１００に設けられる。

（２）軸合わせ装置
図３は、荷電粒子ビーム照射装置１００が備える軸合わせ装置１の構成を示す図である。図３に示すように、軸合わせ装置１は、処理受付部Ａ、強度変化部Ｂ、生成部Ｃ、表示制御部Ｄ、操作受付部Ｅ，Ｆおよび偏向制御部Ｇ，Ｈを含む。

図１のＣＰＵ１１が記憶装置１４に記憶された軸合わせプログラムを実行することにより、図３の軸合わせ装置１の構成要素（Ａ～Ｈ）の機能が実現される。図３の軸合わせ装置１の構成要素（Ａ～Ｈ）の一部または全部が電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。

処理受付部Ａは、軸合わせ処理における種々の指示または指定を使用者から受け付ける。例えば、処理受付部Ａは、使用者から集束レンズ２２の磁場強度（以下、単に強度と呼ぶ。）の指定を受け付ける。使用者は、操作部１５を操作することにより、第１および第２の強度を指定することができる。本実施の形態においては、コンデンサレンズ２２Ａの所定の強度とコンデンサレンズ２２Ｂの所定の強度との組み合わせにより、集束レンズ２２の第１の強度が指定される。また、コンデンサレンズ２２Ａの他の強度とコンデンサレンズ２２Ｂの他の強度との組み合わせにより集束レンズ２２の第２の強度が指定される。

ここで、電子ビームの電流が最大となるときに、軸合わせの精度が最も要求されることが多い。そのため、第１および第２の強度の一方は、電流測定部３０により測定される電子ビームの電流が最大となるように指定されることが好ましい。また、第１および第２の強度の他方は、実際の試料Ｓの観察時に設定される強度に指定されることが好ましい。これにより、実際の試料Ｓの観察時に設定される強度の範囲内で偏向部２３，２４の調整を行うことができる。これらの場合、試料Ｓの所望の部分に正確に電子ビームを照射することができる。

また、第１および第２の強度は、電子ビームの電流が電流測定部３０の同一の測定レンジで測定可能となるように指定されることが好ましい。この場合、電流測定部３０により測定された電流に基づいて生成される画像データに白とびおよび黒つぶれが発生することが防止される。これにより、電子ビームの軸を正確に合わせることができる。

強度変化部Ｂは、処理受付部Ａにより受け付けられた第１および第２の強度を設定する。また、強度変化部Ｂは、集束レンズ２２の強度が設定された第１および第２の強度の間で交互に繰り返し変化するように集束レンズ２２の駆動電源をランプ制御する。これにより、集束レンズ２２の焦点が第１の強度に対応する焦点と第２の強度に対応する焦点との間でランプ状に交互に変化する。

電流測定部３０の対象面には、荷電粒子源２１から出射され、偏向部２３、集束レンズ２２、偏向部２４および対物アパーチャ板２５を順次通過した電子ビームが照射される。偏向部２４による偏向量を走査させると、ビームの中心が対物アパーチャ板２５の開口に近づくほど電流が大きくなる。生成部Ｃは、偏向部２４を走査させながら電流測定部３０により測定された電流に基づいて画像データを順次生成する。画像データは、第１の強度時における対物アパーチャ板２５の開口の位置に対応する情報または第２の強度時における対物アパーチャ板２５の開口の位置に対応する情報を含む。

表示制御部Ｄは、生成部Ｃにより生成された画像データに基づく画像を表示部１６に表示させる。表示部１６に表示される画像には、第１の強度時における対物アパーチャ板２５の開口を示すアパーチャ像と、第２の強度時における対物アパーチャ板２５の開口を示すアパーチャ像とが交互に繰り返し現れる。本実施の形態においては、強度変化部Ｂは、短い周期で強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるので、画像には残像効果により２つのアパーチャ像が画像に同時に視認される。

ここで、荷電粒子源２１から出射された電子ビームが各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心を通過していない場合には、２つのアパーチャ像の位置にずれが発生する。使用者は、表示部１６に表示された画像の２つのアパーチャ像の位置を確認しつつ、２つのアパーチャ像の中心が重なるように操作部１５を操作することにより偏向部２３，２４を調整する。これにより、電子ビームが各コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心を通過するように電子ビームの軸を合わせることができる。

操作受付部Ｅは、偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を操作部１５の操作子１５ａから受け付け、受け付けられた操作をアパーチャ像の移動指令として偏向制御部Ｇに与える。操作子１５ａが押下された状態における本体部１５ｃの移動方向および移動量は、偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量にそれぞれ対応付けられている。使用者は、操作子１５ａを押下しながら本体部１５ｃを所望の方向に所望の距離移動させることにより偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を行うことができる。

操作受付部Ｆは、偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を操作部１５の操作子１５ｂから受け付け、受け付けられた操作をアパーチャ像の移動指令として偏向制御部Ｈに与える。操作子１５ｂが押下された状態における本体部１５ｃの移動方向および移動量は、偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量にそれぞれ対応付けられている。使用者は、操作子１５ｂを押下しながら本体部１５ｃを所望の方向に所望の距離移動させることにより偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を行うことができる。

偏向制御部Ｇは、操作受付部Ｅにより受け付けられた操作に基づいて偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定し、電子ビームが特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２３の駆動電源を制御する。偏向制御部Ｈは、操作受付部Ｆにより受け付けられた操作に基づいて偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定し、電子ビームが特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２４の駆動電源を制御する。

（３）軸合わせ処理
図４は、軸合わせプログラムにより行われる軸合わせ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図５（ａ）～（ｃ）は、軸合わせ処理における画像の変化の一例を示す図である。軸合わせ処理時には、図示しないアクチュエータにより電流測定部３０が軸Ａｘ上に介挿される。なお、軸合わせ処理の実行前には、荷電粒子源２１から出射される電子ビームはコンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心の少なくとも一方を通過していないことを仮定する。

まず、処理受付部Ａは、集束レンズ２２の強度として第１および第２の強度が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ１）。第１および第２の強度が受け付けられない場合、処理受付部Ａは、第１および第２の強度が受け付けられるまで待機する。第１および第２の強度が受け付けられた場合、強度変化部Ｂは、第１および第２の強度を設定する（ステップＳ２）。強度変化部Ｂは、ステップＳ２で設定された第１および第２の強度の間で集束レンズ２２の強度を交互に繰り返し変化させる（ステップＳ３）。

生成部Ｃは、電流測定部３０により測定された対象面の各部の電流に基づいて画像データを生成する（ステップＳ４）。なお、画像データの生成時には、偏向部２４により電子ビームが偏向部２４の光軸に垂直な平面内で２次元的に走査される。表示制御部Ｄは、ステップＳ４で生成された画像データに基づく画像を表示部１６に表示させる（ステップＳ５）。

この場合、図５（ａ）に示すように、表示部１６に表示された画像に、第１および第２の強度にそれぞれ対応するアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が現れる。電子ビームはコンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂの中心の少なくとも一方を通過していないので、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置は互いに異なる。また、第１の強度における焦点と第２の強度における焦点とは異なるので、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の径は互いに異なる。

次に、操作受付部Ｅは、操作子１５ａを用いた使用者の操作が第１の操作として受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ６）。第１の操作が受け付けられた場合、偏向制御部Ｇは、受け付けられた第１の操作に基づいて、偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する（ステップＳ７）。その後、偏向制御部Ｇは、電子ビームがステップＳ７で特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２３を制御し（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻る。

この場合、再度ステップＳ４，Ｓ５が実行されることにより、生成される画像データが更新されるとともに、表示部１６に表示される画像が更新される。画像においては、電流測定部３０の対象面上の電子ビームの照射位置が移動することによりアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置が移動する。使用者は、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置を視認しつつ、図５（ｂ）に太い矢印で示すようにアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が重なるように操作子１５ａを用いて第１の操作を行うこととなる。

ステップＳ６で第１の操作が受け付けられない場合、操作受付部Ｆは、操作子１５ｂを用いた使用者の操作が第２の操作として受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ９）。第２の操作が受け付けられた場合、偏向制御部Ｈは、受け付けられた第２の操作に基づいて、偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する（ステップＳ１０）。その後、偏向制御部Ｈは、電子ビームがステップＳ１０で特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２４を制御し（ステップＳ１１）、ステップＳ４に戻る。

この場合、再度ステップＳ４，Ｓ５が実行されることにより、表示部１６に表示される画像が更新される。画像においては、電流測定部３０の対象面上の電子ビームの照射位置が移動することによりアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置が移動する。使用者は、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置を視認しつつ、図５（ｃ）に太い矢印で示すようにアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が画像の中心に重なるように操作子１５ｂを用いて第２の操作を行うこととなる。

ステップＳ９で第２の操作が受け付けられない場合、処理受付部Ａは、軸合わせ処理の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。使用者は、操作部１５を操作することにより、軸合わせ処理の終了を指示することができる。軸合わせ処理の終了が指示されない場合、処理受付部ＡはステップＳ４に戻る。一方、軸合わせ処理の終了が指示された場合、処理受付部Ａは軸合わせ処理を終了する。

ステップＳ９～Ｓ１１においては、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が重なった状態で画像の中心に移動することが好ましい。しかしながら、偏向部２４が偏向部２３に近接して配置されている場合には、偏向部２４による電子ビームの偏向がステップＳ６～Ｓ８における偏向部２３の調整に大きく干渉する。この場合、ステップＳ９～Ｓ１１において偏向部２４による電子ビームの偏向が行われても、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が重なった状態で移動しない。そのため、図５（ｃ）に示すように、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の位置に再度ずれが発生する。

そこで、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が画像の中心で重なるように、上記のステップＳ４～Ｓ１１が繰り返される。使用者は、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が画像の中心で重なるまで第１および第２の操作を行うことができる。使用者は、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２中心が画像の中心で重なった後、軸合わせ処理の終了を指示することとなる。

（４）効果
本実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置１００においては、集束レンズ２２の磁場強度が第１の強度と第２の強度との間で強度変化部Ｂにより交互に繰り返し変化される。第１の強度におけるアパーチャ像Ｇ１の位置に対応する情報および第２の強度におけるアパーチャ像Ｇ２の位置に対応する情報が生成部Ｃにより生成される。これらの情報に基づいてアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が画像として表示制御部Ｄにより表示部１６に表示される。

アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の移動に伴って情報が更新され、更新された情報に基づいて表示部１６に表示されるアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の画像が更新される。この場合、偏向部２３，２４の調整に追従して、表示部１６に表示された画像におけるアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が移動する。そのため、使用者は、操作子１５ａ，１５ｂを用いて画像におけるアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２を視認しつつ、偏向部２３，２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を調整することができる。

磁場強度の繰り返し変化の間に、操作子１５ａからの操作が操作受付部Ｅにより受け付けられ、受け付けられた操作に基づいてアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２を移動させるように偏向部２３が制御される。また、磁場の強度の繰り返し変化の間に、操作子１５ｂからの操作が操作受付部Ｆにより受け付けられ、受け付けられた操作に基づいてアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２を移動させるように偏向部２４が制御される。

上記の構成によれば、集束レンズ２２の磁場強度が第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化されるので、使用者は、強度を都度切り替えてアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の情報を生成するための操作を行う必要がない。そのため、使用者の操作負担が軽減される。また、操作子１５ａの操作と操作子１５ｂの操作とを使い分けることにより、偏向部２３による調整と偏向部２４による調整とを容易にかつ即座に切り替えることができる。これにより、電子ビーム照射装置１００の操作性が向上する。その結果、電子ビームの軸を短時間で容易に合わせることができる。

特に、本実施の形態においては、操作子１５ａ，１５ｂはそれぞれポインティングデバイスの右押下部および左押下部である。そのため、これらの押下部を使い分けることにより、偏向部２３による調整と偏向部２４による調整とをより容易にかつ即座に切り替えることができる。これにより、荷電粒子ビーム照射装置１００の操作性がより向上する。その結果、電子ビームの軸をより容易に合わせることができる。

また、本実施の形態においては、電流測定部３０を用いて電子ビームの電流が測定される。この場合、試料Ｓに電子ビームを照射することなく電子ビームの軸合わせを行うことができる。これにより、電子ビームにより試料Ｓが損傷することを防止することができる。また、試料Ｓに電子ビームを照射して画像データを生成する場合と異なり、電流測定部３０を用いて画像データを生成する場合には、画像の明るさに試料による個体差が生じない。そのため、明るさの条件を一度決定することにより、同じ荷電粒子源２１を使用する限り、常に同じ条件で軸合わせが可能となる。

［２］第２の実施の形態
（１）軸合わせ装置
第２の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置１００について、第１の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置１００と異なる点を説明する。図６は、第２の実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置１００が備える軸合わせ装置１の構成を示す図である。図６に示すように、軸合わせ装置１は、図３の表示制御部Ｄおよび操作受付部Ｅ，Ｆに代えて、画像処理部Ｉ、偏向特定部Ｊ，Ｋおよび判定部Ｌを含む。

図１のＣＰＵ１１が記憶装置１４に記憶された軸合わせプログラムを実行することにより、図６の軸合わせ装置１の構成要素（Ａ～Ｃ，Ｇ～Ｌ）の機能が実現される。図６の軸合わせ装置１の構成要素（Ａ～Ｃ，Ｇ～Ｌ）の一部または全部が電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。

画像処理部Ｉは、生成部Ｃにより生成された画像データに画像処理を行う。偏向特定部Ｊは、画像処理部Ｉによる画像処理の結果に基づいて、２つのアパーチャ像の重心を重ねるための偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する。また、偏向特定部Ｊは、特定された偏向方向および偏向量をアパーチャ像の移動指令として偏向制御部Ｇに与える。

偏向特定部Ｋは、画像処理部Ｉによる画像処理の結果に基づいて、一方のアパーチャ像の重心を画像の中心に重ねるための偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する。また、偏向特定部Ｋは、特定された偏向方向および偏向量をアパーチャ像の移動指令として偏向制御部Ｈに与える。判定部Ｌは、画像処理部Ｉによる画像処理の結果に基づいて、２つのアパーチャ像の重心が画像の中心で重なっているか否かを判定する。なお、アパーチャ像の重心とは、画像データにおいて対物アパーチャ板２５の開口の部分に対応する複数の画像の値により算出される重心を意味する。

（２）軸合わせ処理
図７は、第２の実施の形態における軸合わせプログラムにより行われる軸合わせ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図７における軸合わせ処理は、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ９に代えてステップＳ５ａ，Ｓ６ａ，Ｓ９ａを有する点およびステップＳ１２を有しない点を除き、図４における軸合わせ処理と同様である。

ステップＳ４の後、画像処理部Ｉは、ステップＳ４で生成された画像データに画像処理を行う（ステップＳ５ａ）。判定部Ｌは、ステップＳ５ａにおける画像処理の結果に基づいて、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が重なっているか否かを判定する（ステップＳ６ａ）。

アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が重なっていない場合、偏向特定部Ｊは、ステップＳ５ａにおける画像処理の結果に基づいて、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心を重ねるための偏向部２３による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する（ステップＳ７）。偏向制御部Ｇは、電子ビームがステップＳ７で特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２３を制御し（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻る。ステップＳ６ａでアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が重なっている場合、判定部Ｌは、ステップＳ５ａにおける画像処理の結果に基づいて、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が画像の中心に位置しているか否かを判定する（ステップＳ９ａ）。

アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が画像の中心に位置していない場合、偏向特定部Ｋは、ステップＳ５ａにおける画像処理の結果に基づいて、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心を画像の中心に重ねるための偏向部２４による電子ビームの偏向方向および偏向量を特定する（ステップＳ１０）。偏向制御部Ｈは、電子ビームがステップＳ１０で特定された偏向方向に特定された偏向量偏向するように偏向部２４を制御し（ステップＳ１１）、ステップＳ４に戻る。ステップＳ９ａでアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が画像の中心に位置している場合、判定部Ｌは軸合わせ処理を終了する。

なお、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が重なっているか否かの判定（ステップＳ６ａ）と、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が画像の中心に位置しているか否かの判定（ステップＳ９ａ）とが同時に行われ、偏向部２３，２４が同時に制御されてもよい。この場合、偏向部２３，２４の干渉が考慮されて制御されることにより、１度の収斂における調整の精度が向上する。

（３）効果
本実施の形態に係る荷電粒子ビーム照射装置１００においては、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が画像の中心で重なるように偏向部２３，２４が自動的に調整される。そのため、使用者は、偏向部２３，２４を調整するための操作を行う必要がない。これにより、電子ビームの軸を容易に合わせることができる。

また、アパーチャ像Ｇ１とアパーチャ像Ｇ２とは、中心ではなく重心が重なるように偏向部２３が調整される。また、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２は、中心ではなく重心が画像の中心に重なるように偏向部２４が調整される。この場合、電子ビームの軸をより正確に合わせることができる。

［３］他の実施の形態
（１）上記実施の形態において、荷電粒子ビームは電子ビームであるが、本発明はこれに限定されない。荷電粒子ビームはイオンビーム等の他の荷電粒子ビームであってもよい。

（２）上記実施の形態において、荷電粒子ビーム照射装置１００は１つの対物レンズ２７を含むが、本発明はこれに限定されない。荷電粒子ビーム照射装置１００は、多段に配置された複数の対物レンズ２７を含んでもよい。このような荷電粒子ビーム照射装置１００においても、軸合わせ処理を適用することが可能である。

（３）上記実施の形態において、軸合わせ装置１は電流測定部３０を含むが、本発明はこれに限定されない。検出部２９により検出された電子に基づいて画像データが生成される場合には、軸合わせ装置１は電流測定部３０を含まなくてもよい。この場合、試料Ｓの表面が対象面となる。また、生成された画像データには、アパーチャ像の位置に対応する情報が含まれる。

（４）上記実施の形態において、操作部１５はマウスであり、操作子１５ａ，１５ｂがそれぞれマウスの右ボタンおよび左ボタンであるが、本発明はこれに限定されない。各操作子１５ａ，１５ｂは、十字ボタン、操作スティックまたは操作つまみ等の他の操作子であってもよい。

（５）上記実施の形態において、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が画像の中心に重なるように偏向部２４が調整されるが、本発明はこれに限定されない。電流測定部３０が、画像の中心以外の部分が対物レンズ２７の光軸に重なるように配置されている場合には、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２が画像の中心以外の当該部分に重なるように偏向部２４が調整されてもよい。

（６）第１の実施の形態において、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が重なるように偏向部２３が調整されるが、本発明はこれに限定されない。画像処理等により画像にアパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が現れている場合には、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が重なるように偏向部２３が調整されてもよい。

同様に、第１の実施の形態において、アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の中心が画像の所定の部分に重なるように偏向部２４が調整されるが、本発明はこれに限定されない。アパーチャ像Ｇ１，Ｇ２の重心が画像の所定の部分に重なるように偏向部２４が調整されてもよい。

［４］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、上記実施の形態に記載された構成要素の他、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。

上記実施の形態においては、偏向部２３，２４がそれぞれ第１および第２の偏向部の例であり、電流測定部３０が対象面の例であり、偏向制御部Ｇ，Ｈがそれぞれ第１および第２の偏向制御部の例である。操作子１５ａ，１５ｂがそれぞれ第１および第２の操作子の例であり、コンデンサレンズ２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ第１および第２のコンデンサレンズの例である。第１の実施の形態においては、操作受付部Ｅ，Ｆがそれぞれ第１および第２の移動指令部の例であり、第２の実施の形態においては、偏向特定部Ｊ，Ｋがそれぞれ第１および第２の移動指令部の例である。

１…軸合わせ装置，１０…処理装置，１１…ＣＰＵ，１２…ＲＡＭ，１３…ＲＯＭ，１４…記憶装置，１５…操作部，１５ａ，１５ｂ…操作子，１５ｃ…本体部，１６…表示部，１７…入出力Ｉ／Ｆ，１８…バス，２０…照射部，２１…荷電粒子源，２２…集束レンズ，２２Ａ，２２Ｂ…コンデンサレンズ，２３，２４…偏向部，２５…対物アパーチャ板，２６…走査部，２７…対物レンズ，２８…試料台，２９…検出部，３０…電流測定部，１００…荷電粒子ビーム照射装置，Ａ…処理受付部，Ａｘ…軸，Ｂ…強度変化部，Ｃ…生成部，Ｄ…表示制御部，Ｅ，Ｆ…操作受付部，Ｇ，Ｈ…偏向制御部，Ｇ１，Ｇ２…アパーチャ像，Ｉ…画像処理部，Ｊ，Ｋ…偏向特定部，Ｌ…判定部，Ｓ…試料

Claims

荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、
前記第１の情報に基づいて前記第１のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるとともに、前記第２の情報に基づいて前記第２のアパーチャ像を画像として前記表示部に表示させる表示制御部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、
前記第１の移動指令部は、前記第１の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第１の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて前記第１の移動指令を行い、
前記第２の移動指令部は、前記第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第２の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて前記第２の移動指令を行い、
前記生成部は、前記第１または第２の偏向部の制御に追従した前記第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って前記第１および第２の情報を更新し、
前記表示制御部は、更新された前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の移動を示すように、前記表示部に表示される前記第１および第２のアパーチャ像の画像を更新する、荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記第１および第２の操作子の一方は、ポインティングデバイスの第１の押下部であり、前記第１および第２の操作子の他方は、前記ポインティングデバイスの第２の押下部である、請求項１記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記強度変化部は、残像効果により前記表示部に前記第１および第２のアパーチャ像が同時に視認される周期で前記第１および第２の強度の繰り返し変化を行う、請求項１または２記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、
前記生成部は、前記第１または第２の偏向部の制御に追従した前記第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って前記第１および第２の情報を更新し、
前記第１の移動指令部は、前記第１および第２の情報に基づいて前記第１のアパーチャ像と前記第２のアパーチャ像とを重ねるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて前記第１の移動指令を行い、
前記第２の移動指令部は、前記第１および第２の情報に基づいて前記第１および第２のアパーチャ像を予め定められた位置に移動させるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて前記第２の移動指令を行う、荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記第１の移動指令部は、前記第１のアパーチャ像の重心と前記第２のアパーチャ像の重心とを重ねるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、
前記第２の移動指令部は、前記第１および第２のアパーチャ像の重心を前記予め定められた位置に移動させるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定する、請求項４記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記予め定められた位置は、対物レンズの光軸に重なる位置である、請求項４または５記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記集束レンズは、第１および第２のコンデンサレンズを含み、
前記第１の強度は、前記第１のコンデンサレンズの所定の磁場強度と前記第２のコンデンサレンズの所定の磁場強度との組み合わせとして決定され、
前記第２の強度は、前記第１のコンデンサレンズの他の所定の磁場強度と前記第２のコンデンサレンズの他の所定の磁場強度との組み合わせとして決定される、請求項１～６のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ装置であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させる強度変化部と、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成する生成部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行う第１の移動指令部と、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御する第１の偏向制御部と、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行う第２の移動指令部と、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御する第２の偏向制御部とを備え、
前記対象面は、荷電粒子ビームの電流を測定可能なファラデーカップに設けられ、
前記生成部は、前記ファラデーカップにより測定された電流に基づいて前記第１および第２の情報を生成する、荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記第１および第２の強度の一方は、前記ファラデーカップにより測定される荷電粒子ビームの電流が最大となるように決定される、請求項８記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
前記ファラデーカップは、電流に対する複数の測定レンジにおいて荷電粒子ビームの電流を測定可能に構成され、
前記第１および第２の強度は、前記ファラデーカップにより測定される電流が同一の測定レンジに含まれるように決定される、請求項８または９記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置。
荷電粒子ビームを生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームを磁場により集束する集束レンズと、
前記荷電粒子源により生成された荷電粒子ビームを偏向することにより荷電粒子ビームの軸と前記集束レンズの光軸との位置関係を調整する第１の偏向部と、
前記集束レンズにより集束された荷電粒子ビームの電流を制限する対物アパーチャ板と、
前記集束レンズにより集束された荷電粒子ビームを偏向することにより対象面上における荷電粒子ビームの位置関係を調整する第２の偏向部と、
荷電粒子ビームの軸を調整する請求項１～１０のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム軸合わせ装置とを備える、荷電粒子ビーム照射装置。
荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、
前記第１の情報に基づいて前記第１のアパーチャ像を画像として表示部に表示させるとともに、前記第２の情報に基づいて前記第２のアパーチャ像を画像として前記表示部に表示させるステップと、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御するステップと、
磁場の強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御するステップとを含み、
前記第１の移動指令を行うステップは、前記第１の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第１の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて前記第１の移動指令を行うことを含み、
前記第２の移動指令を行うステップは、前記第２の偏向部による荷電粒子ビームの偏向方向および偏向量を調整するための操作を第２の操作子から受け付け、受け付けられた操作に基づいて前記第２の移動指令を行うことを含み、
前記第１および第２の情報を生成するステップは、前記第１または第２の偏向部の制御に追従した前記第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って前記第１および第２の情報を更新することを含み、
前記第１および第２のアパーチャ像を前記表示部に表示させるステップは、更新された前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の移動を示すように、前記表示部に表示される前記第１および第２のアパーチャ像の画像を更新することを含む、荷電粒子ビーム軸合わせ方法。
荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御するステップと、
磁場の強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御するステップとを含み、
前記第１および第２の情報を生成するステップは、前記第１または第２の偏向部の制御に追従した前記第１および第２のアパーチャ像の移動に伴って前記第１および第２の情報を更新することを含み、
前記第１の移動指令を行うステップは、前記第１および第２の情報に基づいて前記第１のアパーチャ像と前記第２のアパーチャ像とを重ねるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて前記第１の移動指令を行うことを含み、
前記第２の移動指令を行うステップは、前記第１および第２の情報に基づいて前記第１および第２のアパーチャ像を予め定められた位置に移動させるための前記第１および第２のアパーチャ像の移動方向および移動距離を特定し、特定された移動方向および移動距離に基づいて前記第２の移動指令を行うことを含む、荷電粒子ビーム軸合わせ方法。
荷電粒子ビームを第１の偏向部、集束レンズ、第２の偏向部および対物アパーチャ板を通して対象面に照射する荷電粒子ビーム照射装置における荷電粒子ビームの軸を調整する荷電粒子ビーム軸合わせ方法であって、
前記集束レンズの磁場強度を第１の強度と第２の強度との間で交互に繰り返し変化させるステップと、
磁場強度が前記第１の強度であるときの前記対物アパーチャ板の開口を示す第１のアパーチャ像の位置に対応する第１の情報を生成し、磁場強度が前記第２の強度であるときの前記対物アパーチャ板の前記開口を示す第２のアパーチャ像の位置に対応する第２の情報を生成するステップと、
磁場強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第１の移動指令を行うステップと、
前記第１の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第１の偏向部を制御するステップと、
磁場の強度の繰り返し変化の間に、前記第１および第２の情報に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像の第２の移動指令を行うステップと、
前記第２の移動指令に基づいて、前記第１および第２のアパーチャ像を移動させるように前記第２の偏向部を制御するステップとを含み、
前記対象面は、荷電粒子ビームの電流を測定可能なファラデーカップに設けられ、
前記第１および第２の情報を生成するステップは、前記ファラデーカップにより測定された電流に基づいて前記第１および第２の情報を生成することを含む、荷電粒子ビーム軸合わせ方法。