JPH03226951A - 電子線装置の自動ティルト調整装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電子線装置のティルト調整を自動的に行う装
置に関するものである。

［従来の技術］ 電子顕微鏡等の電子線装置において、３段程度の集束レ
ンズ（以下、集束レンズをＣＬと称す）と二つの偏向コ
イルからなるアライメントコイルを備える照射系を備え
るものが知られており、試料に対する電子線の傾斜角が
変化されても試料に対する電子線の照射位置が移動しな
いように、アライメントコイルを構成する二つの偏向コ
イルに供給する偏向電流の比率を調整することが行われ
ている。これをティルト調整というが、その様子を第４
図を参照して説明すると次のようである。

第４図において、１はＣＬｌ、２はＣＬ２　、３はＣＬ
３．４は対物レンズの前方磁界レンズ、５は試料、６Ｘ
は第１Ｘ方向アライメント用偏向コイル、７Ｘは第２Ｘ
方向アライメント用偏向コイル、Ｃは光軸、ＥＢは電子
線を示す。これら二つのアライメント用偏向コイル（以
下、単に偏向コイルと称す＞ＯＸ　、７Ｘは互いに逆向
きに巻回されており、両者の偏向感度は同一に形成され
ている。

なお、図示しないがこれら偏向コイルＯＸ　、　７Ｘの
各々には対をなしてＹ方向アライメント用偏向コイルも
備えられている。

第４図の構成において、偏向コイル１３Ｘ　、　７Ｘに
は予め調整された比率で偏向電流が供給されるので、図
示しない電子銃から放出され、光軸Ｃに沿って進行して
きた電子線ＥＢは、ＣＬＩ　　１．ＣＬ２２で集束され
た後偏向コイル６Ｘで所定の角度θだけ偏向され、次に
偏向コイル７Ｘで所定の角度ψだけ振り戻され、ＣＬ３
３、前方磁界レンズ４を通って試料５に照射される。こ
こで、ＣＬ３３の励磁電流は、試料５に入射する電子線
ＥＢの開き角を調整するために大きく変えられることが
あるが、上記の偏向コイル６Ｘ　、７Ｘに供給される偏
向電流の比率は、ＣＩ、ｓ３に供給される励磁電流の如
何に拘らず電子線ＥＢの照射位置が移動しないような値
に調整されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来においてはティルト調整は全てオペ
レータの手作業によって行われていたので、時間がかか
るばかりでなく、作業効率も悪いものであった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、ティル
ト調整を全自動化できる電子線装置の自動ティルト調整
装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の電子線装置の自
動ティルト調整装置は、集束レンズと、第１偏向コイル
と第２偏向コイルの二つの偏向コイルからなるアライメ
ントコイルと、蛍光板上の投影像を撮像するテレビジョ
ンカメラと、前記集束レンズに供給する励磁電流および
前記アライメントコイルの二つの偏向コイルに供給する
偏向電流の比率を可変する制御装置とを備える電子線装
置の自動ティルト調整装置であって、前記制御装置は、
前記集束レンズに所定の励磁電流を供給した状態におい
て、前記アライメントコイルの二つの偏向コイルに供給
する偏向電流の比率を変化させながら電子線を互いに異
なる二つの偏向角で偏向したときの蛍光板上の距離を前
記テレビシロンカメラで撮像した像から求め、前記距離
が最小になる偏向電流の比率を最適なティルト調整値と
することを特徴とし、更に、集束レンズに供給される前
記所定の励磁電流は電子線の径が蛍光板上で最小となる
電流であることを特徴とする。

［作用および発明の効果コ 本発明によれば、従来オペレータの手作業に頼っていた
ティルト調整を全自動化することができるので、短時間
でティルト調整を行うことができ、しかもティルト調整
時には電子線の径は最ｌ」＼となされるので、精度の高
いティルト調整を行うことができ、以て作業効率を向上
させることができるものである。

［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明するが、まず、本
発明の自動ティルト調整の原理について説明する。第５
図は自動ティルト調整の原理を示す模式図であるが、い
ま、Ｘ方向の偏向コイル１０Ｘ＋１１ｘにより電子線Ｅ
Ｂが実線１０のように偏向されているとする。この状態
において、まず、集束レンズＣＬ１２に供給する励磁電
流Ｉｓを調整して蛍光板１３上でのスポットが最小にな
るようにする。次に、偏向コイル１０Ｘ、１１Ｘに供給
する偏向電流Ｉ＋ｌｌＸ　＋　ＩＩＩＸの大きさを切り
換えて、現在の偏向角より大きい一点鎖線１５（以下、
（＋）傾斜と称す）と、現前の偏向角より小さい破線１
６（以下、（−）傾斜と称す）とに偏向する。このとき
の（＋）傾斜のときの蛍光板１３上における電子線ＥＢ
のスポット位置がＰ、、（−）傾斜のときのスポット位
置がＰ−であったとすると、これら二つのスポットＰ、
、Ｐ−の中心間の距離りを求める。

以下、偏向コイルｉｏｘ、ｉｔｘに供給する偏向電流Ｉ
＋ａｘ　＋　Ｉｕｘの比率を変えて、二つのスポットＰ
ゆ、Ｐ−の中心間の距離りの測定を繰り返し行う。そし
て、距離りが最小になる偏向電流■１１１ｘ　＋　　ｌ
１ｌｘの比率を求める。これが最適なティルトアジャス
ト（以下、ＴＡと称す）値であり、該最適ＴＡ値のとき
には集束レンズＣＬの励磁電流を変化させても電子線Ｅ
Ｂの照射位置が変化しないことが確認されている。

以上のようにしてＸ方向の最適ＴＡＸ値が求められたら
次に同様にしてＸ方向の最適ＴＡＸ値を求める。これで
自動ティルト調整が完了する。

なお、偏向電流Ｉ＋ｓｘ　＋　ＩＩＩＸの比率を変化さ
せるには、例えば、一方の偏向コイルに供給する偏向電
流はそのままにして、他方の偏向コイルに供給する偏向
電流を変化させることで行うことができる。また、自動
ティルト調整に先立って電子線ＥＢのスポットを最小に
するので、距離りの測定を精度よく行え、ひいては最適
ＴＡ値の精度が向上するものである。

以上が自動ティルト調整の原理であり、次に本発明の実
施例について説明する。

第１図は本発明に係る電子線装置の自動ティルト調整装
置の一実施例の構成を示す図であり、図中、２０．２１
は偏向コイル、２２はＣＬｌ　２３は蛍光板、２４は撮
像装置、２５は２値化回路、２６はフレームメモリ、２
７は制御装置、２８は入力装置を示す。なお、対物レン
ズ、試料、中間レンズ、投影レンズ等は本発明には直接
関係ないので省略している。

第１図の構成において、偏向コイル２０１２１はアライ
メント用の偏向コイルであり、互いに逆向きに巻回され
、偏向感度は同一である。また、図においては一つしか
示されていないが、それぞれ、Ｘ方向の偏向コイルとＸ
方向の偏向コイルを有している。撮像装置２４は、偏向
コイル２０．２１で偏向され、ＣＬ２２で集束された電
子線の蛍光板２３上のスポットを撮像するものであり、
該撮像装置２４から得られる画像情報は２値化回路２５
で２値化され、例えば、電子線が照射されている箇所は
「１」に、その他の箇所は「０」になされる。２値化回
路２５で２値化された画像情報はフレームメモリ２６に
格納される。制御装置２７は、マイクロコンピュータお
よびＲＡＭ１　ＲＯＭ等のメモリ装置を備えており、以
下に説明する本発明に係る自動ティルト調整の処理を行
う。

なお、制御装置２７の出力はディジタル値であるから、
偏向コイル２０．２１に供給される偏向電流値およびＣ
Ｌ２２に指示される励磁電流値はアナログ信号に変換さ
れる必要があるが、第１図においてはこれらのＤ／Ａ変
換回路あるいは増幅回路は省略されている。

入力装置２８はキーボード等で構成されている。

次に、制御装置２７が行う処理について説明する。制御
装置２７は入力装置２８から自動ティルト調整を行う旨
の指示がなされると、まず、現在ＣＬ２２に供給されて
いる励磁電流値ＩＣＬ＋現在の偏向電流値　工□ＩＬ０
．偏向コイル２０．２１の偏向電流の比率ＴＡを内蔵す
るメモリに保存する。

この処理は自動ティルト調整が不調に終ったときに調整
前の状態に復帰できるようにするためのものである。

次に制御装置２７は電子線を照射した状態で撮像装置２
４に指示を与えて蛍光板２３上の画像情報を取り込み、
フレームメモリ２６の値を検索することで、電子線像が
撮像装置２４の視野内にあるか否かを判断する。電子線
像が視野内にあれば次の処理に移行するが、無い場合に
は適当な手段により警報を発し、オペレータに電子線像
の移動をオペレータに要求する。

電子線像が撮像装置２４の視野内にあると判断した場合
には、制御装置２７は電子線のスポット径を絞る処理を
行う。この処理においては制御装置２７はＣＬ２２に供
給する励磁電流ＩＣＬを例えば最小値から予め定められ
たステップで変化させながらスポット径を測定し、スポ
ット径が最小となる励磁電流値を求めるが、処理時間を
短くするために次のような処理が行われる。いま、ＣＬ
２２に第２図（ａ）のＩｃ＋、＋で示す励磁電流が供給
されており、このとき、フレームメモリ２６を検索した
結果、第２図（ｂ）に示すスポット３０が確認されたと
すると、制御装置２７はスポット３０の外接矩形である
領域３１を求める。次に励磁電流をＩＣｌ２に変化させ
た場合のスポットの大きさを求めるのであるが、このと
きには制御装置２７は前に求めた領域３１の内部につい
てだけフレームメモリの値を求める。このとき第２図（
Ｃ）に示すようであったとすると、スポット３２を形成
する画素数は領域３１に含まれる画素数よりも小さいか
ら、制御装置２７はスポット径は前回の励磁電流のとき
よりも小さくなったと判断することができる。そして制
御装置２７は検索する領域を狭めるために、このときの
スポット３２の外接矩形３３を求め、次のスポットサイ
ズの検出には当該領域３３の内部だけを検索するように
する。なお、０Ｌ２２の励磁電流のみを変化させた場合
にはスポットの位置は変化しないことが確認されている
。

さて、以上の処理を繰り返し行い、いま、励磁電流がＩ
　ｃＬｓのときのスポットが第２図（ｄ）の３４で示さ
れるようであり、その外接矩形が３５で１１ 示されるようであったとし、次に、励磁電流をＩＣｌ３
　に変化させたときに第２図（ｅ）の３６で示すようで
あったとする。このときには、領域３５内の「１」であ
る画素数は前回よりも多くなるから、制御装置２７は、
スポットサイズが大きくなり始めたと判断し、前回の励
磁電流Ｉ８，３のときのスポットサイズが最小であった
と判断することができる。

以上のようにして蛍光板２４上のスポットサイズを最小
とするのであるが、励磁電流の変化幅はいくつかの段階
に分けて行うとより処理時間を短縮できる。即ち、最初
から励磁電流の変化幅を最小にして上記の処理を行うこ
とができるのは勿論であるが、まず大きな変化幅でスポ
ットサイズが最小となる励磁電流値が存在する範囲を求
め、次に当該範囲内だけをより小さな変化幅で変化させ
るようにして励磁電流を変化させる範囲を追い込んでい
けば、処理時間を短縮することができるものである。

以上のようにして蛍光板２４上のスポットサイ１２ ズを最小にする励磁電流を求める処理が終了すると、制
御装置は当該励磁電流をＣＬ２２に供給し、このとき電
子線のスポットが撮像装置２４の視野内にあるか否かを
確認する。電子線のスポットが視野内にあれば次の処理
に移行するが、無い場合には上述したと同様に、適当な
手段により警報を発し、オペレータに電子線像の移動を
オペレータに要求する。

次に、制御装置２７は、（＋）傾斜、（−）傾斜の量を
求める。これは第５図で述べたように、現在の偏向角よ
り大きな角度および小さな角度で偏向させるためである
が、偏向させたときの二つのスポットの距離を求める関
係上、撮像装置２４の視野の範囲内においてできるだけ
大きく偏向させるようにする。偏向角を変化させるには
、偏向コイルに供給する偏向電流を変化させればよい。

そこで、この処理では、例えば現在の偏向電流　■□１
Ｌ□に予め設定された電流を加算および減算することに
より行う。具体的には、予め実験あるいはシミュレーシ
ョンにより、ある偏向角の場合に最適な（＋）傾斜、（
−）傾斜を与えるための電流値を求めてテーブルとして
ＲＡＭに書き込んでおき、最初に保存した偏向電流　Ｉ
　ＴＩＬＴに基づいて該テーブルを参照することにより
最適な（＋）傾斜、（−）傾斜を与える偏向電流値を求
めるようにする。

次に、制御装置２７は、偏向コイル２０．２１に供給す
る偏向電流の比率ＴＡ値を所定の値に設定した状態で電
子線を（＋）傾斜させ、そのときのスポットを撮像し、
当該スポットの位置を求める。

スポット位置は、フレームメモリ上で「１」の値を存す
る画素の重心を求めることにより行う。次に、制御装置
２７は電子線を（−）傾斜させ、同様にそのときのスポ
ット位置を求め、電子線を（＋）傾斜させたときのスポ
ット位置と、（−）傾斜させたときのスポット位置との
距離りを求める。

以上の処理をＴＡ値を所定の変化幅で変化させながら行
う。これにより第３図に示されるようなグラフが得られ
、距離りが最小になるＴＡ値を最適ＴＡ値と決定する。

なお、ＴＡ値の変化範囲および変化幅は、予め実験など
により定められているものである。

以上の処理をＸ方向の偏向コイルとＸ方向の偏向コイル
について行うことによって、最適ＴＡＸ値および最適Ｔ
ＡＹ値を求め、メモリに格納する。

以上のようにして最適ＴＡＸ値および最適ＴＡＹ値が得
られると、制御装置２７は、最初に保存しておいた励磁
電流値ＩｃＬ＋偏向電流値　Ｉ　ＴＩＬＴを読み出して
、ＣＬ２２にはＩＣＬを供給し、偏向コイル２０．２１
にはＩ　ＴＩＬＴを供給するが、その比率は上述した処
理で求められた最適ＴＡＸ値および最適ＴＡＹ値になさ
れる。

以上のようにして自動ティルト調整は完了するが、もし
、何等かの原因により自動ティルト調整が不調に終った
と判断されるときには、最初に保存されたＩｃｔ　ＩＩ
ＴＩＬＴ　ＩＴＡがセットされることは上述した通りで
ある。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可
能である。例えば、上記実施例では電子線のスポットが
撮像装置２４の視野内に存１５ 在しない場合にはオペレータにスポット位置の移動を指
示するようにしているが、通常電子線装置に採用されて
いるシフト機能により自動的にスポット位置を移動させ
るようにしてもよいものである。また、上記実施例にお
いては集束レンズＣＬは一つしか示されていないが、複
数のＣＬが配置されている場合には、電子線の開き角に
一番寄与しているＣＬについて上記のティルト調整を行
えばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子線装置の自動ティルト調整装
置の一実施例の構成を示す図、第２図は蛍光板上におけ
るスポット径を最小にする処理を説明するための図、第
３図は最適なティルトアジャスト値の求め方を説明する
ための図、第４図はティルト調整を説明するための図、
第５図は本発明に係る自動ティルト調整の原理を説明す
るための図である。 ２０．２１・・・偏向コイル、２２・・・ＣＬ、２３・
・・蛍光板、２４・・・撮像装置、２５・・・２値化回
路、２１６− ６・・・フレームメモリ、 ２７・・・制御装置、 ２８・・・入 力装置。 出 願 人 日本電子株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集束レンズと、第１偏向コイルと第２偏向コイル
   の二つの偏向コイルからなるアライメントコイルと、蛍
   光板上の投影像を撮像するテレビジョンカメラと、前記
   集束レンズに供給する励磁電流および前記アライメント
   コイルの二つの偏向コイルに供給する偏向電流の比率を
   可変する制御装置とを備える電子線装置の自動ティルト
   調整装置であって、前記制御装置は、前記集束レンズに
   所定の励磁電流を供給した状態において、前記アライメ
   ントコイルの二つの偏向コイルに供給する偏向電流の比
   率を変化させながら電子線を互いに異なる二つの偏向角
   で偏向したときの蛍光板上の距離を前記テレビジョンカ
   メラで撮像した像から求め、前記距離が最小になる偏向
   電流の比率を最適なティルト調整値とすることを特徴と
   する電子線装置の自動ティルト調整装置。
2. （２）集束レンズに供給される前記所定の励磁電流は電
   子線の径が蛍光板上で最小となる電流であることを特徴
   とする請求項１記載の電子線装置の自動ティルト調整装
   置。