JPH03134944A - 電子線装置 - Google Patents

電子線装置

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JPH03134944A
JPH03134944A JP1274533A JP27453389A JPH03134944A JP H03134944 A JPH03134944 A JP H03134944A JP 1274533 A JP1274533 A JP 1274533A JP 27453389 A JP27453389 A JP 27453389A JP H03134944 A JPH03134944 A JP H03134944A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261Details
    • H01J37/265Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/21Means for adjusting the focus

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  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、実現すべき任意のプローブ電流値に対して最
適開き角の電子線を試料に照射して試料の観察が可能な
電子線装置に関する。
[従来の技術] 電子線プローブを試料に照射して試料の観察、分析を行
なう走査電子顕微鏡等の電子線装置においては、加速電
圧とプローブ電流Ipを種々切換えて試料の観察が行わ
れている。
加速電圧またはプローブ電流を切換えた場合、分解能が
高く且つコントラストの高い良質な像が得られるように
、試料に照射される電子線プローブの開き角αoptを
調整するため、開き角制御が行なわれている。例えば従
来は、1段または2段の集束レンズと対物レンズの間に
配置された対物絞りの径を変えたり、一定の対物絞り径
に対して集束レンズによりビームの結像位置を集束レン
ズと対物絞りとの間で変えて粗い近似的な開き角制御を
行なったり、特公昭56−10740号公報に示される
ような開き角制御が行われていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記対物絞り径を変える方式では、目的
に応じてその都度絞り径を変える必要があるため面倒で
あり、プローブ電流に対し、第1と第2の集束レンズの
連動比が一定かまたはあまり変化しない2段集束レンズ
系において対物絞り径を一定にしておく方式では、全プ
ローブ電流域(例えばIQ−12〜1O−5A)に対し
て、開き角を理想的な値にするのは実現が困難である。
また、特公昭56−10740号公報に示されるような
開き角制御を行なう場合には、絞りの位置が第2集束レ
ンズの主面あるいは主面近傍にあるため、絞りの光源側
に分布するレンズ磁場が存在し、開き角制御レンズのレ
ンズ強度を変えると、前記絞りを通過する電流(照射電
流)が変化してしまう。
そのため、照射電流を一定に保って開き角だけを変化さ
せ、その最適値を探すという操作ができない不都合があ
った。
本発明は、上記問題点を考慮し、簡単な操作で実現すべ
き任意の加速電圧やプローブ電流値を有するプローブを
設定できると共に、自動的に最適の開き角で電子線プロ
ーブを試料に照射することのできる電子線装置を提供す
ることを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、電子銃と、第1及び第2の集束レンズと、対
物レンズと、前記第2集束レンズと対物レンズとの間に
設けられた絞りと、前記電子銃から放出された電子線が
前記各レンズによって集束されて照射される試料とを備
えた電子線装置において、前記対物レンズと前記絞りと
の間に配置された開き角制御用収束レンズと、実現すべ
きプローブ電流値と加速電圧を表す信号に基づいて前記
第1.第2集束レンズの励磁電流値を該プローブ電流値
と加速電圧に対応した値に自動的に制御するための手段
と、該第1.第2集束レンズの励磁の状態に応じて開き
角制御用集束レンズの励磁強度を自動的に制御するため
の手段を備えることを特徴としている。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
1図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図で
ある。
第1図において、1は第1集束レンズ、2は第2の集束
レンズ、3は対物レンズ、4は試料、5は絞り、6は開
き角制御用集束レンズ(静電形レンズ)、7は電子銃、
8は操作卓、9は制御部、10乃至13はレンズ電源、
14は二次電子検出器、15は増幅器、16はCRT、
17はメモリである。
第1図において電子銃7から電子ビームが放出されると
、このビームが第1集束レンズ1、第2集束レンズ2、
開き角制御レンズ6及び対物レンズ3によって試料4に
照射される。ここで、前記開き角制御レンズ6は試料4
に電子線が照射される際の開き角θを制御するためのも
ので、ヒステリシスが無く焦点距離設定の再現性の良い
静電形レンズであることが望ましい。
さて、この試料に照射されるプローブ電流Ipは加速電
圧が与えられた場合、半径rapの絞り5と第1集束レ
ンズ1及び第2集束レンズ2の励磁強度によって決めら
れている。ここで、第1及び第2集束レンズの焦点距離
を調節すると、絞り5を通過する電子ビームの強度を任
意の値に調整することができる。この場合、該絞り5よ
り後方のレンズ系(開き角制御レンズ6の主面後方)に
は何等絞りが配置されていないため、前記第1及び第2
集束レンズの焦点距離を調節した場合であっても、前記
絞り5を通過する電子ビームのみによってプローブ電流
が決定されることになる。
加速電圧はvlからVllまでm段階に切換えられるよ
うになっている。又、プローブ電流は11からrnまで
n段階に切換えられるようになっている。メモリ17に
はプローブ電流をItからInまでの任意の値に設定す
るために必要なレンズ1.2の励磁値を表すデータが記
憶されている。
これらデータはVlからvIoまでのいずれの加速電圧
が設定された場合にも対応できるようにテーブルとして
記憶されている。
又、メモリ17には加速電圧とプローブ電流の種々の組
み合わせが選択された夫々の場合に対して、最適な開き
角で電子線EBが試料に照射されるのに必要な開き角制
御レンズ6のレンズ電圧指定データが記憶されている。
更に又、メモリ17には開き角制御レンズ6の指定され
たレンズ強度に対して、電子線を試料上にフォーカスす
るために必要な対物レンズの励磁電流を指定するデータ
が記憶されている。このデータも設定される加速電圧値
とプローブ電流値の全ての組み合わせに対応できるよう
テーブルとして記憶されている。
次に、開き角制御レンズ6の電圧値を指定するデータと
対物レンズ3の励磁値を指定するデータをどのように作
成するか説明する。
プローブ電流を指定するための集束レンズ1゜2の励磁
指定データを作成した後、加速電圧をある値Vl、プロ
ーブ電流をある値Ijに設定して、開き角制御レンズ6
のレンズ電圧値を種々の値に設定し、設定の都度対物レ
ンズ3の励磁電流を調整して焦点合わせを行い、高分解
能でS/N比の良い像が観察できるレンズ6の電圧値と
レンズ3の励磁電流値の組み合わせを捜し出す。この高
分解能でS/N比の良い像が観察できる状態においては
、試料4に照射される電子線の径r方向の電流密度分布
は第2図(a)に示すようなフリンジ部に殆ど密度分布
を生じないものとなる。尚、第2図(b)はレンズ6の
開き角が適切でない場合の電流密度分布を示している。
この作業により、高分解能でS/N比の良い像が観察で
きたら、その場合におけるレンズ6の電圧値LVijを
メモリ17に記憶させる。又、このときのレンズ3の励
磁電流値Dljをメモリ17に記憶させる。同様にして
加速電圧とプローブ電流の全ての組み合わせに対して最
適なレンズ6の電圧値とレンズ3の励磁電流値を求めて
記憶させる。第3図はこのようにして記憶されたレンズ
6の最適なレンズ電圧値テーブルを示しており、第4図
は対物レンズ3の最適な励磁電流値テーブルを示してい
る。
このような構成において、操作者が操作卓8を用いて加
速電圧を例えばVU、プローブ電流をIVにするよう指
示すると、制御部9は指示された加速電圧Vuで電子線
が加速されるように電子銃7に制御信号を送ると共に、
制御部9はメモリ17に記憶されている第1.第2集束
レンズ1,2の励磁電流を指示するデータのうち加速電
圧Vu。
プローブ電流1vに対応するデータを読み出し、これら
読み出されたデータに基づいて第1.第2集束レンズ1
,2の励磁電源10.11を制御する。従って、第1.
第2の集束レンズ1. 2は加速電圧Vuのもとで、プ
ローブ電流がIvになるように励磁される。更に、制御
部9はメモリ17に記憶されている開き角制御レンズ6
の電圧値を指示するデータのうち、加速電圧Vu、プロ
ーブ電流1vに対応するデータLVuvを読み出し、こ
のデータに基づいてレンズ電源12よりレンズ6に電圧
を与えると共に、加速電圧VU、プローブ電流Ivに対
応するレンズ3の励磁指定データDUVを読み出し、こ
のデータに基づいてレンズ3を励磁する。その結果、加
速電圧Vuのもとで、電流値1vを有する電子線が最適
な開き角で試料4に照射される。従って、二次電子検出
器14よりの検出信号に基づいて試料像をCRT16に
表示すれば、自動的に高分解能でS/N比の良い像を観
察することが可能となる。
尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、変形
して実施することができる。
例えば、上述した実施例においては、対物レンズ3の励
磁電流指定データをテーブルとして記憶させるようにし
たが、試料面の凹凸に合わせて対物レンズ3の焦点を更
に微調整しなければならない場合もあるため、対物レン
ズ3の励磁指定ブタは記憶させること無く、その都度手
動にて調整するようにしても良い。
又、上述した実施例においては、開き角制御レンズとし
て静電形レンズを用いたが、これに代えて磁界形レンズ
を用いることもできる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明においては、電
子銃と、第1及び第2の集束レンズと、対物レンズと、
前記第2集束レンズと対物レンズとの間に設けられた絞
りと、前記電子銃から放出0 された電子線が前記各レンズによって集束されて照射さ
れる試料とを備えた電子線装置において、前記対物レン
ズと前記絞りとの間に配置された開き角制御用収束レン
ズと、実現すべきプローブ電流値と加速電圧を表す信号
に基づいて前記第1゜第2集束レンズの励磁電流値を該
プローブ電流値と加速電圧に対応した値に自動的に制御
するための手段と、該第1.第2集束レンズの励磁の状
態と加速電圧に応じて開き角制御用集束レンズの励磁強
度を自動的に制御するための手段を備えるようにしたた
め、加速電圧とプローブ電流を任意に設定した場合に、
簡単に最適な開き角で電子線プローブを試料に照射して
、高分解能でS/N比の良い像を常に観察することが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図
であり、第2図は試料照射電子線の開き角とこの電子線
の電流密度分布との関係を説明するための図、第3図は
開き角制御レンズのレンズ電圧を指示するデータのテー
ブルを示す図、第4図は対物レンズの励磁値を指示する
データのテーブルを示す図である。 1:第1集束レンズ 3:対物レンズ 5:絞り 7:電子銃、 9:制御部 10、 11. 12゜ 15:増幅器 17:メモリ 2:第2の集束レンズ 4:試料 6:開き角制御レンズ 8:操作卓 16 :  CRT 13:レンズ電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電子銃と、第1及び第2の集束レンズと、対物レンズと
    、前記第2集束レンズと対物レンズとの間に設けられた
    絞りと、前記電子銃から放出された電子線が前記各レン
    ズによって集束されて照射される試料とを備えた電子線
    装置において、前記対物レンズと前記絞りとの間に配置
    された開き角制御用収束レンズと、実現すべきプローブ
    電流値と加速電圧を表す信号に基づいて前記第1,第2
    集束レンズの励磁電流値を該プローブ電流値と加速電圧
    に対応した値に自動的に制御するための手段と、該第1
    ,第2集束レンズの励磁と加速電圧の状態に応じて開き
    角制御用集束レンズの励磁強度を自動的に制御するため
    の手段を備えることを特徴とする電子線装置。
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