JPH012243A - 電子ビ−ムのアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （Ｊｌ要〕 本発明は゛電子ビーム装置の電子ビームのアテイメント
方法に関し、偏向器の対向電極の一方に三角波等の偏向
１１１圧を入力し、他方から７バーチヤに当って反射す
る電子を吸収電流として検出し、電子ビームが偏向器の
中心位ｎを通過するように電子ビームを制御することを
特徴としている。

これにより−を子ビームは偏向器の幾何学中心軸に短時
ｎ■に位置合わせができ、電子ビーム装置の処理効率を
向上させること、電子光学系部品の寿命を長くすること
が可能となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビームのアライメント方法に関するもので
あり、更に詳しく言えば′電子ビームを偏向器の中心軸
に短時間に位置合わせをする方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来例に係る電子ビームのアライメント方法を
説明する図である。

同図において、電子ビームｍ筒ｉ内の電子銃２より発射
された電子ビーム１５は、７ノード９、アライメントコ
イル３．アパーチャｌＯ９副偏向器５．アパーチャ１１
．主偏向器４．電子し／ズ６．スキャンコイル７、゛重
子レンズ８およびアパーチャ１２を経て試料室１３内に
入射し、ステージ１４上に設けられたファラデーゲージ
１６に到達する。

次にファラデーゲージ１６に到達した入射電子量を微少
電流計１７によって検知する。そして入射電子量が最大
になるようにアライメントコイル３を；ｌ！Ｉヤして、
電子の中心部を主、副偏向器の幾何学中心軸に位置合わ
せをする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、機械的に精度よく組み立てられた電子ビーム
鏡筒であれば、従来例の電子ビームのアライメント方法
によれば７ノード９．アライメントコイル３．アパーチ
ャ１０および副偏向器５までは、アライメントコイル３
を２１！Ｉ整して電子ビームを通すことができる。

しかし、主偏向器Ｉｎの７パーチヤ１１から先に電子ビ
ームを通すことができないことがある。あるいはビーム
の一部が７バーチヤ１１に当たったりすることがある。

すなわち電子ビーム１５を長時間アライメント調整する
ことにより徐々にアパーチャや光学系部品にコンタミネ
ーションが付着し、これを原因とするチャージアップ現
象等により、電子ビーム１５はアパーチャの口径部に入
射せずに大さく外れた方向に偏向される状態を招く。

このため、アライメントコイル３を長時間調整しても試
料室１３のステージ１４に電子ビーム１５が到達しない
という聞届がある。

末完Ｉｌｌはかかる従来例の問題点に鑑みて創作された
ものであり、電子ビームを主、副偏向器の幾何学中心軸
に短時間に位置合わせすることができる電子ビームのア
ライメント方法の提供を目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、その実施例図面第１〜３図に示すように、偏
向器（２５）の対向電極の一方に三角波または鋸波状の
偏向電圧を人力する。この偏向電圧により偏向された電
子１（２２）からの電子ビームのうち、偏向器（２５）
の下側に位置するアパーチャ（２８）によって反射した
゛電子を対向電極の吸収電流として検出する。さらにこ
の吸収電流をモニタし、アパーチャ（２８）に対する電
子ビームの通過位置を検出して、この検出結果に基いて
アパーチャの中心を通過するように電子ビームを制御す
るものである。

〔作用〕

本発明によれば電子銃（２２）からの電子ビームは、偏
向電圧により偏向されて偏向″２！（２５）の下側に位
ｔする７パーチヤ（２８）によって反射し、その反射電
子は対向電極の吸収電流として検出される。

このとき吸収電流の！５は電子ビームの位置ずれ賃に対
応するので、この吸収電流をモニタすることにより、ア
パーチャ（２８）に対する電子ビームの通過位置ずれを
検出することが可濠となる。

このため電子ビームは７パーチヤのエツジや光学系部品
に当ったすせずに主、副偏向器の幾何学中心軸に短時間
に位ｎ合わせすることが可歳である。

またアパーチャや光学系部品等に付着するコンタミネー
ションを減少させることができ、これにより電子や光学
系部品の寿命を長くすることが可渣となる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例に係る電子ビーム装置の
アライメント方法を説明する図であり。

同図（ａ）は電子ビーム鏡筒内の副偏向器部分の拡大図
である。

図において、電子ビーム鏡筒２１内に設けられた電子銃
２２より発射された電子ビーム２９は、７ノード２６．
アライメントコイル２３．副偏向器２５用のアパーチャ
２７．副偏向器２５を通過して、主偏向器２４用のアパ
ーチャ２８にアライメントコイル２３を調整することに
より到達する。なおアライメントコイル２３には′重子
ビーム２９を幾何学光軸Ｘ−Ｙ軸に位δ合わせをするた
めのＸ輌調整器２３ａおよびＹ軸調整器２３ｂが備えら
れている。

次に副偏向器２５の端子３１に三角波または鋸波状の偏
向電圧上Ｖｄを入力する。なお、電子ビーム２９を７パ
ーチヤ２８の口径よりも大きく偏向するようにＶｄの振
幅を調整する。また端子３２にｃ輻ｚ３３とモニタ用の
オシロスコープ３４とによって構成する検出回路を接続
する。なお、偏向電圧上Ｖｄによりアパーチャ２８の口
径よりも大きく偏向された電子ビーム２９は、アパーチ
ャ２８で反射し、反射電子３０は副偏向器２５の対向電
極に吸収される。そして吸収電流は、増幅器３３により
増幅され、オシロスコープにＶｉが入力される。なお、
本発明ではアパーチャ２８に入射する電子ビーム２９の
状態をオシロスコープ３４により検知することができる
が、吸収電流を微少電流計によって検知することもでき
る。（同図（ａ））。

次に同図（ｂ）は電子ビームのアライメント方法を説明
するブロック図である。

図において、電子銃２２から発射された電子ビーム２９
はアライメントコイル２３を通過して副偏向器２５に入
射され、三角波電圧３５により偏向される。またアパー
チャ２８に入射する電子ビーム２９の状態は検出回路３
７によって検知される。なお、アライメントコイル２３
を調整り段３６によって調整することにより、電子ビー
ム２９の中心部と主、副偏向器の幾何学中心軸とを一致
させることができる。

なお、３１整手段３６は、アライメントコイル２３に設
けられているＸ紬調ｇ器２３ａおよびＹ輌ｊ１ｇ器２３
ｂを手動により加減して調整することができるが、検出
回路３７にＤ／Ａ変換回路３９と制御回路４０とを用い
て自動制御することもｎ丁ｒ屯である。

次に同図（ｃ）は１本１５ｉ！明の第１の実施例に用い
るオシロスコープ３４の電圧波形と電子ビーム２９のア
ライメント方法との関係を説明する図である。

図において、電子ビーム２９の中心部４２は主、副偏向
器の幾何学座標（Ｘ−Ｙ軸の原点が中心＃）のＹ軸上に
位置しているところを示している。

この関係に対応するオシロスコープ３４の電圧波形は、
横軸に偏向電圧上Ｖｄと縦軸に増幅器の出力電圧Ｖｉと
を見ることができる。

すなわち、その電圧波形はＰ−Ｑ−Ｒ−３−Ｔ−Ｕ−Ｖ
に示される曲線である。なお。

Ｒ−３−Ｔ間はアパーチャ２８の口径部４１に電子ビー
ム２９が入射した部分を示し、Ｐ−Ｑ。

Ｕ−Ｖ間はアパーチャ２８で電子ビーム２９が反射した
部分を示している。

従って１図示のようにＲ−３間と、Ｓ−Ｔ間との電圧を
等しくすることにより、電子ビーム２９の中心部４２を
Ｙ輛に位置合わせすることになる０次いでＲ−３−Ｔ　
（Ｑ−Ｕ）間の電圧を最も大きくすることにより、Ｙ軸
上に沿って電子ビーム２９の中心ｆｉ４２をｘ−ｙ軸の
原点に一致させることになる。

次に第２図はオシロスコープ３４の電圧波形例から具体
的にアライメントコイル”　３　ヲｊｊｉ　ｇ！Ｌ　テ
電子ビーム２９をアライメントする方法を説ＩＪＩする
図である。

同図（ａ）において、便宜上破線で示した円は仮想アパ
ーチャ口径４３であり、ｘ’、ｙ’軸は該口径Ｍ４３の
電子ビーム２９の仮想座標（ｘ’、ｙ’）である。

まず、図に示されるように電圧波形Ｒ−３、Ｓ−Ｔ間が
等しいことから電子ビームの中心部４２はＹ輌（ｙ＝ｙ
’）にある、この場合には７テイメントコイル２３のＹ
ｆｌｌ１３！！１器２３ｂを加減し、Ｑ−０間の電圧を
大きくシ、電子ビーム２９の中心部４２を幾何学中心軸
３８に一致させることができる。

また同図（ｂ）において、Ｑ−０間の電圧が大きく、Ｒ
−３、Ｓ−Ｔ間の電圧が等しくないので、該中心部４２
はＸ軸上（ｘ＝ｘ’）にある。

この場合には、Ｘ４１１調整器２３ａを同様に加減して
、電子ビーム２９をアライメントすることができる。

次に同図（ｃ）は、Ｑ−０間の電圧も小さくＲ−５，Ｓ
−Ｔ間の電圧も等しくない場合である。すなわち、該中
心部４２はＸ軸上にもＹ軸上にも位置していない（Ｘ≠
ｘ’、ｙ≠Ｙ′）、この場合にはＸ、Ｙ＠調整器２３ａ
、２３ｂのどちらか一方を加減してＸ軸またＹ軸上に電
子ビーム２９をまず位置合わせをする０次に同図（ａ）
または（ｂ）のように調整する。このようにして電子ビ
ーム２９を同様にアライメントすることができる。

なお同図（ｄ）は電子ビーム２９の中心部４２と主、副
偏向器の幾何学中心軸３８とが一致している場合につい
て、オシロスコープ３４の電圧波形を示している。

第３図は本発明の第２の実施例に係る電子ビームのアラ
イメント方法を説明する図である。

なお、同図（ａ）は電子ビーム装置の構成を示す図であ
り、第１の実施例と異なるのはアライメントコイル２３
と副偏向器２５の間に７パーチヤ４４と電子レンズ４５
とが配置されている点である。なお４４ａはアパーチャ
４４の位置およびその開口の大きさを可変する調整器で
ある。

同図（ｂ）は電子ビームのアライメント方法を示すブロ
ック図である。なお第１の実施例と異なるのは、電子銃
２２から発射された電子ビームを偏向器２５の対向電極
の吸収電流としてモニタし、アパーチャ２８に対する電
子ビームの通過位置を検出し、アパーチャ４４を調整手
段３６１例えばアパーチャｊ１５１器４４ａを可変して
電子ビームを制御する点で異なる。

また、第１の実施例によるアライメントコイル２３の２
１１ｇ！と第２の実施例によるアパーチャ４４の調整と
を併用した電子ビームのアライメント方法も可能である
。

なお、第２の実施例に係るオシロスコープ３４の電圧波
形例と７パーチヤ４４の調整例は省略する。

このようにして、オシロスコープ３４の電圧波形Ｖｉｌ
ｔ観測しなからアライメントコイル２３のｘ、ｙ＠調整
器２３ａおよび２３ｂを加減することにより電子ビーム
２９をアライメントすることができる。

このため、電子ビーム２９の中心部４２を短時間に主、
副偏向器の幾何学中心軸３８にアライメントすることが
可歳となる。

なお、アライメントコイル２３の調整時間を短くするこ
とができるので、コンタミネーションを減少させること
ができる。これによりアパーチャ２８などの光学系部品
等の寿命を長くすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば従来の電子ビーム
のアライメント方法に比べ、位置合わせ精度を向上させ
ることが回部となる。

これにより、電子ビーム装置の処理効率の向上を図るこ
とが可ｆ駈となる。

また本発明によれば電子光学系部品等の寿命を長くする
ことができるので、メンテナンス上のメリットを得るこ
とも可滝である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の電子ビームのアライメント方
法を説明する図、 第２図は本発明の実施例に係るオシロスコープの電圧波
形例と電子ビームのアライメント方法との関係を説明す
る図、 第３図は本発明の第２の実施例に係るオシロスコープの
電圧波形例と電子ビームのアライメント方法との関係を
説明する図、 第４図は従来例に係る電子ビームアライメント方法を説
明する図である。 （符号の説明） １．２１・・・電子ビームｍ筒、 ２．２２・・・電子銃、 ３．２３・・・アライメントコイル、 ２３ａ・・・Ｘ輌調整器、 ２３ｂ・・・Ｙ＠３Ｊ整器、 ４．２４・・・主偏向器、 ５．２５・・・副偏向器、 ６．８．４５・・・′電子レンズ、 ７・・・スキャンコイル、 ９．１０，１１，１２．２６．２７，２８゜４４・・・
アパーチャ、 ９．２６・・・７ノード、 １３・・・試料室、 １４・・・ステージ、 １５．２９・・・電子ビーム、 １６・・−ファラデーゲージ。 １７・・・微少Ｔ１流計、 ３０・・・反射電子、 ３１・・・副偏向器の端子、 ３２・・・農偏向器の端子、 ３３・・・増幅器。 ３４・・・オシロスコープ、 ３５・・・三角波電圧、 ３６・・・調整手段、 ３７・・・検出回路。 ３８・・・主、正副偏向塁の幾何学中心軸、３９・・・
Ｄ／Ａ変換回路。 ４０・・・制御回路、 ４１・・・アパーチャの口径部、 ４２・・・電子ビームの中心部。 ４３・・・仮想アパーチャの口径部、 ４４ａ・・・アパーチャ調整器Ｓ ±Ｖｄ・・・偏向電圧。 ｖｉ・・・増幅器の出力電圧、 Ｘ、Ｙ・・・主、副偏向器の幾何学座標のＸ軸およびＹ
軸、 ｘ’、ｙ’・・・仮想電子ビーム座標のＸ′軸およびＹ
′軸。 ＼ ゛反糾＠子３゜ ＋ｉ Ｘ、？朗の竿１の実ヤシ係１は泌叩１ろ３第　１　図　
α／Ｉ＋） （ｂ） ４（：イセ３ｓ貼１−警１の゛鴫ピ′１テ（ｅシイ１％
ｉて（ブｉ；るぐ５マし叩丁？ゴ第　図（そめ１） （ｔｂ 木゛イＣ日月の′第１力曵椀クカ））て〕６５蕊妄別３
第２図　（ぞの２） ＋Ｑ）　　　”−＝−反鮒電邦○ 七カニ上±ミイ巧シ＋ｖｓ’Ｌ−ａ月−ｒ玉５−盃う第
４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビーム鏡筒（２１）内に少なくとも電子銃（
   ２２）、アライメントコイル（２３）、偏向器（２５）
   、アパーチャ（２８）が上方より順次配置される電子ビ
   ーム装置の電子ビームアライメント方法において、 前記偏向器（２５）の対向電極の一方に三角波または鋸
   波状の偏向電圧を入力し、該偏向電圧により偏向された
   電子銃（２２）からの電子ビームのうち、前記偏向器（
   ２５）の下側に位置するアパーチャ（２８）によって反
   射した電子を前記対向電極の吸収電流として検出し、該
   吸収電流をモニタし、前記アパーチャ（２８）に対する
   電子ビームの通過位置を検出して、該検出結果に基いて
   前記アパーチャ（２８）の中心を通過するように電子ビ
   ームを制御することを特徴とする電子ビームのアライメ
   ント方法。
2. （２）前記偏向器（２５）の対向電極の吸収電流モニタ
   による前記アパーチャ（２８）に対する電子ビームの通
   過位置の検出結果に基いて、前記アライメントコイル（
   ２３）を調整することにより前記電子ビームの制御をす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビ
   ームのアライメント方法。
3. （３）前記アライメントコイル（２３）と偏向器（２５
   ）の間にアパーチャ（４４）、電子レンズ（４５）を順
   次配置し、前記偏向器（２５）の対向電極の吸収電流モ
   ニタによる前記アパーチャ（２８）に対する電子ビーム
   の通過位置の検出結果に基いて、前記アライメントコイ
   ル（２３）の下側に配置したアパーチャ（４４）の位置
   を調整することにより前記電子ビームの制御することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビームのア
   ライメント方法。