JPH0582067A - 対物レンズの励磁電流発生方式 - Google Patents

対物レンズの励磁電流発生方式

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JPH0582067A
JPH0582067A JP3240980A JP24098091A JPH0582067A JP H0582067 A JPH0582067 A JP H0582067A JP 3240980 A JP3240980 A JP 3240980A JP 24098091 A JP24098091 A JP 24098091A JP H0582067 A JPH0582067 A JP H0582067A
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JP
Japan
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voltage
reference voltage
objective lens
exciting current
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Withdrawn
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JP3240980A
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Akira Shibano
朗 柴野
Kiyoshi Harasawa
清 原沢
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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    • 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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 SEMにおいて、全ての対物レンズ作動距離
において加速電圧を変化させてもフォーカスずれを極小
にする。 【構成】 ROM19には、第1のWDにおける加速電
圧に対する最適励磁電流に対応する第1の基準電圧が書
き込まれている。ROM21には、第1のWDより短い
第2のWDにおける加速電圧に対する最適励磁電流に対
応する第2の基準電圧と、第1の基準電圧の差の電圧が
書き込まれている。第2基準電圧源14の出力電圧はフ
ォーカス調整手段としての可変抵抗15を介して加算回
路16で第1の基準電圧と加算される。加算回路16の
出力電圧は励磁電流源17に入力され、加算回路16の
出力電圧に対応する励磁電流が発生され、対物レンズコ
イル18に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型電子顕微鏡(S
EM)、X線マイクロアナライザ、電子線測長装置等
(以下、SEM等と称す)における対物レンズの励磁電
流発生方式に関する。
【0002】
【従来の技術】SEM等においては、対物レンズ作動距
離(ワーキングディスタンス:WD)及び電子線の加速
電圧が可変になされるのが一般的である。そして、WD
を固定した状態で加速電圧を変化させた場合には、フォ
ーカスがずれるのを防止するために、加速電圧の変化に
応じて対物レンズの励磁電流も変化させるようになされ
ている。そのための構成の概略を図3に示す。
【0003】図3において、マイクロプロセッサからな
る制御装置1は、WDが定められた状態においてテンキ
ーあるいは摘み等からなる加速電圧設定部2が操作さ
れ、新たな加速電圧VH が指示されたことを検知する
と、当該加速電圧VH の平方根であるVH 1/2のデジタル
値を出力する。このデジタル値はD/A変換器3でアナ
ログ信号に変換され、フォーカス調整手段として機能す
る可変抵抗4により分圧されて励磁電流電源5に供給さ
れる。これによって励磁電流電源5からはVH 1/2に比例
する励磁電流が発生され、対物レンズコイル6に供給さ
れる。なお、図3において7は摘みからなるフォーカス
調整機構であり、摘みを回して可変抵抗4を制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す従来の構成においては、対物レンズを構成する磁極
が飽和した場合、または完全に飽和していなくても当該
磁極片のB−H曲線の非線形性が影響する場合、あるい
はヒステリシス等に起因する残留磁化が影響する場合に
は対応することができず、加速電圧を変化させた場合に
フォーカスずれが発生するという問題があった。
【0005】即ち、図3に示す構成は、電位勾配がない
ときの近軸軌道方程式が、回転座標系での電子の軌道を
X、e/mを電子の比電荷、φを加速電圧、Bを軸上磁
場としたとき、 X″+(eB2/8mφ)X=0 で表され、B2/φ がパラメータになっていること、及
び、磁極の飽和がなく、且つ対物レンズに永久磁石が全
く使用されていないという条件においては軸上の磁界は
対物レンズに供給される励磁電流に比例するという事項
に基づいて構成されているものであり、従って上記の二
つの条件が満足される場合には極めて有効な構成である
が、磁極が飽和した場合、または完全に飽和していなく
ても当該磁極のB−H曲線の非線形性が影響する場合、
あるいはヒステリシス等に起因する残留磁化が影響する
場合には、上記の条件が満足されないので加速電圧を変
えたときにはフォーカスずれが生じることになるのであ
る。そして、磁極片を有するレンズが飽和した場合には
一般にピーク磁場が弱くなるために、フォーカス点を一
定に保つためにはそのときの加速電圧VH の平方根VH
1/2に比例した電流よりも大きな励磁電流を必要とし、
また、対物レンズの磁場強度は励磁電流の増加と共に増
加するから、加速電圧を一定にした状態でWDを変化さ
せたときにはWDを短い方に変化させたときが磁極片の
飽和の影響が大きく、またWDを一定に保った状態で加
速電圧を変化させたときには加速電圧を大きい方に変化
させたときが影響が大きい。即ち、フォーカス点を一定
に保つための励磁電流は図2の30、31、33のよう
になる。
【0006】これに対して、WDを一定にした状態で加
速電圧を変化させた場合、D/A変換器3に対してVH
1/2を入力するのではなく、図4に示すように、フォー
カス調整機構7からWDを読み出し、そのWDに対応す
る磁極片の飽和等を考慮したVH 1/2を変形させた値(図
中VH 1/2の上に波線を付して示す)を入力するようにす
れば加速電圧を変化させたときのフォーカスずれを防止
することはできるが、その場合には制御装置1に全ての
WDに対して加速電圧毎の出力電圧を書き込んだテーブ
ルを備えなければならず、メモリ容量が膨大になるもの
である。
【0007】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、簡単な構成で、対物レンズの磁極片のB−H曲線
の非線形性が影響する場合、あるいはヒステリシス等に
起因する残留磁化が影響する場合においても全てのWD
において加速電圧を変化させたときにフォーカスずれが
生じない対物レンズの励磁電流発生方式を提供すること
を目的とするものである。
【0008】
【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、本発明の対物レンズの励磁電流発生方式は、第1
の対物レンズ作動距離における設定された加速電圧に対
する最適励磁電流に対応する第1の基準電圧を発生する
第1基準電圧源と、前記第1の対物レンズ作動距離より
短い第2の対物レンズ作動距離における設定された加速
電圧に対する最適励磁電流に対応する第2の基準電圧と
前記第1の基準電圧との差の電圧を発生する第2基準電
圧源と、前記第2基準電圧源の出力電圧を可変する電圧
可変手段と、前記第1の基準電圧と前記電圧可変手段の
出力電圧を加算する加算手段と、前記加算手段の出力電
圧に基づいて対物レンズに供給する励磁電流を発生する
励磁電流源とを備えることを特徴とする。
【0009】
【作用】第1基準電圧源は、第1の対物レンズ作動距離
における設定された加速電圧に対する最適励磁電流に対
応する第1の基準電圧を発生する。第2基準電圧源は、
第1の対物レンズ作動距離より短い第2の対物レンズ作
動距離における設定された加速電圧に対する最適励磁電
流に対応する第2の基準電圧と第1の基準電圧との差の
電圧を発生する。第2基準電圧源の出力電圧はフォーカ
ス調整手段としての電圧可変手段により適宜調整可能と
なされている。当該電圧可変手段の出力電圧は加算手段
により第1基準電圧源の出力電圧と加算され、この加算
手段の出力電圧に対応した励磁電流が励磁電流源で発生
され、この励磁電流が対物レンズのコイルに供給され
る。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図1は本発明に係る対物レンズの励磁電流発生方式の一
実施例の構成を示す図であり、図中、10は制御装置、
11はフォーカス調整機構、12は加速電圧設定部、1
3は第1基準電圧源、14は第2基準電圧源、15は可
変抵抗、16は加算回路、17は励磁電流源、18は対
物レンズコイル、19はROM、20はD/A変換器、
21はROM、22はD/A変換器を示す。
【0011】図1の構成の動作は次のようである。制御
装置10はマイクロコンピュータで構成され、テンキー
や摘み等からなる加速電圧設定部12により加速電圧が
設定されると、設定された加速電圧のデジタル値を第1
基準電圧源13及び第2基準電圧源14に出力する。
【0012】第1基準電圧源13は、ROM19、D/
A変換器20で構成される。ROM19には図2の30
で示す曲線のデータが書き込まれており、制御装置10
から出力されるデジタル加速電圧をアドレスとして第1
の基準電圧を出力する。この第1の基準電圧はD/A変
換器20によりアナログ信号に変換されて加算回路16
の一方の入力端子に入力される。この曲線30は、所定
の第1のWD、例えば当該SEM等の最長のWDにおけ
る加速電圧に対するフォーカスずれが生じない最適対物
レンズ励磁電流に対応する第1の基準電圧を定めるもの
である。このような曲線30は、予め当該SEM等にお
いてWDを当該WDに設定し、加速電圧を変化させたと
きのフォーカスずれが生じない励磁電流を求め、その励
磁電流に所望の電圧を対応させることで作成することが
できる。なお、図2の縦軸は基準電圧を加速電圧VH
平方根で割った値であり、この値は励磁電流を加速電圧
H の平方根で割った値に比例する値である。
【0013】第2基準電圧源14は、ROM21、D/
A変換器22で構成される。ROM21には図2の30
で示す曲線のデータと、31で示す曲線のデータの差が
書き込まれており、制御装置10から出力されるデジタ
ル加速電圧をアドレスとして当該差の電圧を出力する。
ROM21の出力電圧はD/A変換器22によりアナロ
グ信号に変換されて可変抵抗15の一端に印加される。
この曲線31は、曲線30のWDより短い所定の第2の
WD、例えば当該SEM等の最短のWDにおける加速電
圧に対するフォーカスずれが生じない最適対物レンズ励
磁電流に対応する第2の基準電圧を定めるものである。
このような曲線31は、曲線30と同様に、予め当該S
EM等においてWDを当該WDに設定し、加速電圧を変
化させたときのフォーカスずれが生じない励磁電流を求
め、その励磁電流に所望の電圧を対応させることで作成
することができ、更に同一加速電圧における第1の基準
電圧と第2の基準電圧との差からROM21に書き込む
データを得ることができる。
【0014】従って、あるWDにおいて加速電圧設定部
12により加速電圧が図2のVH1に設定されたとする
と、制御装置10からは当該加速電圧VH1のデジタル値
が第1基準電圧源13及び第2基準電圧源14に出力さ
れ、第1基準電圧源13のROM19からは第1の基準
電圧としてVref1が出力され、第2基準電圧源14のR
OM21からは△V1 が出力され、それぞれD/A変換
器20、22でアナログ電圧に変換される。なお、図2
において破線32は、対物レンズ磁極片の磁気飽和の影
響が無視できる範囲と無視できない範囲の境界を示すも
のであり、破線32の右側では対物レンズ磁極片の磁気
飽和の影響が現れ、左側では対物レンズ磁極片の磁気飽
和の影響は無視できるものである。
【0015】第2基準電圧源14の出力電圧は、フォー
カス調整手段として機能する可変抵抗15の一端に印加
される。可変抵抗15の他端は接地されている。可変抵
抗15からの出力電圧は加算回路16の他方の入力端子
に入力され、第1の基準電圧と加算される。従って、い
ま加速電圧設定部12により加速電圧がVH1に設定され
たとすると、可変抵抗15を調整することにより、加算
回路16の出力電圧をVH1〜(VH1+△V1 )の範囲で
可変することができ、これによりフォーカス調整を行う
ことができるものである。加算回路16の出力電圧は励
磁電流源17に入力され、これによって励磁電流源17
からは加算回路16の出力電圧に対応する励磁電流が発
生され、対物レンズコイル18に供給される。
【0016】従って、全てのWDにおいて加速電圧を変
化させた場合においても可変抵抗15を調整するだけで
容易にフォーカスを合わせることができる。例えば、曲
線30を当該SEM等の最長のWDにおける最適励磁電
流に対応する曲線とし、曲線31を最短のWDにおける
最適励磁電流に対応する曲線とすると、最長、最短のW
Dにおいては加速電圧を変化させてもフォーカスずれが
生じることはなく、その丁度中間の励磁電流を必要とす
るWDにおいては、可変抵抗15を中央の位置に設定し
ておけば曲線31と曲線30を1:1に案分した曲線3
7が形成され、この曲線37は実線の最適励磁電流33
に常に一致する保証はないが、曲線33の破線36から
のずれの度合いは、曲線30の破線34からのずれの度
合いと、曲線31の破線35からのずれの度合いの中間
程度であることを考えれば、曲線37と曲線33のずれ
は少ない。従って、そのフォーカスずれの程度は小さい
ものであり、可変抵抗15を僅かに調整するだけで容易
にフォーカスを合わせることができる。このことは他の
WDにおいても同様である。
【0017】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。例えば第1、第2の基準電圧は必
ずしも当該SEM等の最長、最短のWDにおいて最適励
磁電流に対応するものである必要はなく、使用頻度が高
いWDの範囲等を考慮して必要に応じて定めることがで
きるものである。また、上記実施例では第1基準電圧
源、第2基準電圧源がそれぞれROMを備えるものとし
たが、図2に示すデータをテーブルとして制御装置に備
えさせ、制御装置から直接第1の基準電圧、及び第1の
基準電圧と第2の基準電圧の差の電圧を出力するように
してもよいものである。なお、この場合には第1及び第
2基準電圧源はD/A変換器だけで構成されることにな
ることは明きらかである。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、対物レンズの磁極片の磁気飽和等によりフォ
ーカスをとるための励磁電流が加速電圧の平方根に比例
する値からずれた場合においても、全てのWDに対し
て、加速電圧を変化させても容易にフォーカスを合わせ
ることができる。また本発明の構成は従来の構成にRO
M、加算回路等を追加するだけでよいので、安価に構成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図2】 ROMに書き込まれるデータを説明するため
の図である。
【図3】 従来の構成例を示す図である。
【図4】 従来の他の構成例を示す図である。 10…制御装置、11…フォーカス調整機構、12…加
速電圧設定部、13…第1基準電圧源、14…第2基準
電圧源、15…可変抵抗、16…加算回路、17…励磁
電流源、18…対物レンズコイル、19…ROM、20
…D/A変換器、21…ROM、22…D/A変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の対物レンズ作動距離における設定
    された加速電圧に対する最適励磁電流に対応する第1の
    基準電圧を発生する第1基準電圧源と、前記第1の対物
    レンズ作動距離より短い第2の対物レンズ作動距離にお
    ける設定された加速電圧に対する最適励磁電流に対応す
    る第2の基準電圧と前記第1の基準電圧との差の電圧を
    発生する第2基準電圧源と、前記第2基準電圧源の出力
    電圧を可変する電圧可変手段と、前記第1の基準電圧と
    前記電圧可変手段の出力電圧を加算する加算手段と、前
    記加算手段の出力電圧に基づいて対物レンズに供給する
    励磁電流を発生する励磁電流源とを備えることを特徴と
    する対物レンズの励磁電流発生方式。
JP3240980A 1991-09-20 1991-09-20 対物レンズの励磁電流発生方式 Withdrawn JPH0582067A (ja)

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