JPH06290726A

JPH06290726A - 荷電粒子ビーム用集束装置

Info

Publication number: JPH06290726A
Application number: JP5098766A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yamakage; 康弘山蔭
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】アラインメントが短時間に簡単かつ確実に行
える荷電粒子ビーム用集束装置を提供する。【構成】荷電粒子を供給する荷電粒子ビーム源３１
と、荷電粒子のビームを集束する電子レンズ３２ａ，３
２ｂと、荷電粒子のビームを調節して電子レンズ３２ｂ
の中心を通過させる為のビームアライナ３３と、荷電粒
子のビームの照射方向を制御する偏向器１０ａ，１０ｂ
と、荷電粒子のビーム照射による二次電子像を構成する
為の二次電子検出器３５とを備えた荷電粒子ビーム用集
束装置において、対物レンズ３２ｂの上流側に、上流側
からビームアライナ３３と２段の偏向器１０ａ，１０ｂ
とを配置して、偏向器１０ａ，１０ｂの偏向電位は、ア
ラインメントが正確な状態の時に、荷電粒子のビームが
対物レンズ３２ｂの中心を通過するように連動し、かつ
いずれか一方の偏向電位は接地電位に切り替え可能とさ
れた構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビーム加工等
に使用される、静電型あるいは磁界型の電子レンズを有
する荷電粒子ビーム用集束装置の改良に関する。

【０００２】

【従来技術】図４は従来の荷電粒子ビーム用集束装置の
一例として、集束イオンビーム装置の構成例を示した図
である。図において、３１は荷電粒子を供給する荷電粒
子ビーム源、３２ａ，３２ｂは上記荷電粒子のビームを
集束する電子レンズ、３３は上記荷電粒子のビームを調
節して電子レンズ３２ｂ（対物レンズ）の中心を通過さ
せる為のビームアライナ、３４は上記荷電粒子のビーム
の照射方向を制御する偏向器、３５は上記荷電粒子のビ
ーム照射による二次電子像を構成する為の二次電子検出
器、３６は偏向器３４のコントローラ、３８はステージ
３７上に置かれた荷電粒子ビームのターゲットである試
料、３９は上記荷電粒子のビーム照射による二次電子像
のモニタである。

【０００３】このような構成の荷電粒子ビーム用集束装
置の動作を以下に説明する。荷電粒子ビーム源３１で引
き出され加速されたイオンビームは、電子レンズ３２ａ
によって集束され、ビームアライナ３３（レンズ構成に
よっては、電子レンズ３２ａの上流側にも配置されるこ
とがある。）によって、電子レンズ３２ｂ（対物レン
ズ）の中心を通過するように微偏向される。ビームアラ
イナ３３によって微偏向されたビームは、電子レンズ３
２ｂの中心を通過して集束された後、偏向器３４にて偏
向されて、ステージ３７の上面に置かれた試料３８上の
所要の位置へ照射されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビームが電
子レンズ３２ｂの中心を通過するように、ビームアライ
ナ３３を調節するアラインメント（alignment ＝ビーム
の軸出し）では、試料３８上においてイオンビーム電流
が最大になるように、ビームアライナ３３を調節する
か、あるいはビームを偏向器３４にて走査して得られる
二次電子像が、電子レンズ３２ｂのレンズ強度を変化さ
せた時に、移動しないようにビームアライナ３３を調節
していた。（イオンビームが電子レンズ３２ｂの中心を
通過していない時は、レンズ強度を変化させると、二次
電子像が移動する。）ところが、上記のアラインメント
の方法では、ビームアライナ３３を調節する方向や強度
は、操作者の勘に頼るところが大きいので、時間が掛か
る上に、その結果も不確かなものであった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、アラインメントが短時間に簡単かつ確実に行える
荷電粒子ビーム用集束装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
提案される本発明による荷電粒子ビーム用集束装置は、
荷電粒子を供給する荷電粒子ビーム源と、上記荷電粒子
のビームを集束する複数の電子レンズと、上記荷電粒子
のビームを調節して電子レンズの中心を通過させる為の
ビームアライナと、上記荷電粒子のビームの照射方向を
制御する偏向器と、上記荷電粒子のビーム照射による二
次電子像を構成する為の二次電子検出器とを備えた荷電
粒子ビーム用集束装置において、上記電子レンズの内の
対物レンズの上流側に、上流側から上記ビームアライナ
と２段の上記偏向器とを配置して、この２段の偏向器の
偏向電位は、アラインメントが正確な状態の時に、上記
荷電粒子のビームが上記対物レンズの中心を通過するよ
うに連動し、かついずれか一方の偏向電位は接地電位に
切り替え可能とされた構成となっている。

【０００７】

【作用】本発明による荷電粒子ビーム用集束装置では、
電子レンズの内の対物レンズの上流側に、上流側からビ
ームアライナと２段の上記偏向器とを配置して、この２
段の偏向器の偏向電位は、アラインメントが正確な状態
の時に、荷電粒子のビームが上記対物レンズの中心を通
過するように連動し、かついずれか一方の偏向電位は接
地電位に切り替え可能とされている。従って、アライン
メント時に、上記偏向器のいずれか一方を接地電位に切
り替えて、他方の偏向器によりビームを走査して得られ
る二次電子像が、上記対物レンズのレンズ穴を描くこと
ができるので、このレンズ穴の中心と、上記偏向器によ
る偏向が無い時のビームの照射位置との関係が分かる。
この為、上記対物レンズのレンズ穴の中心にビームを通
過させるように調節（アラインメント）することが容易
になる。また、通常は、上記の２段の偏向器の偏向電位
は、アラインメントが正確な状態の時に、ビームが上記
対物レンズの中心を通過するように連動するので、ビー
ムの偏向に拘らず、収差が低く抑えられて、良好なビー
ム照射が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下に、添付図を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明による荷電粒子ビーム用集束
装置の一実施例として、集束イオンビーム装置の構成例
を示した図である。図４の従来例と同様のところは、同
一符号を付して説明を省略する。図において、１０ａは
従来と同様の偏向器、１０ｂは切替スイッチ１１によっ
て、ビームが対物レンズ３２ｂの中心を通過するよう
に、偏向器１０ａの偏向電位と連動した偏向電位と、接
地電位とに切り替え可能とされた偏向器、１２は偏向器
１０ａ，１０ｂの偏向電位を制御するデフレクタコント
ローラ（デフレクタ＝偏向器）である。

【０００９】このような構成の荷電粒子ビーム用集束装
置のアラインメント（ビームの軸出し＝対物レンズのレ
ンズ穴の中心にビームを通過させる為の調節）時の動作
を以下に説明する。通常、偏向器１０ａ，１０ｂの偏向
電位は、アラインメントが正確な状態の時には、ビーム
が対物レンズ３２ｂの中心を通過するように連動（互い
の偏向が対物レンズ３２ｂのレンズ穴の中心において相
殺される）しており，ビームは図２（ａ）に示すような
軌道を通過する。

【００１０】アラインメント時には、偏向器１０ｂの偏
向電位を切替スイッチ１１によって接地電位（ｂ側）に
切り替える。この時、ビームは偏向器１０ａのみによる
偏向を受け、図２（ｂ）に示すような軌道を通過する。
デフレクタコントローラ１２により偏向器１０ａでビー
ムを走査すると、デフレクタコントローラ１２からの偏
向電位信号と二次電子検出器３５からの輝度信号によ
り、図３（ａ）に示すような二次電子像がモニタ３９に
得られる。

【００１１】ビーム走査時に、ビームが図２（ｂ）に示
すような軌道を描いて、対物レンズ３２ｂのレンズ穴を
通過しない場合は、試料３８からの二次電子は発生しな
い。その為、上記の二次電子像には、対物レンズ３２ｂ
のレンズ穴Ｃが描かれており、このレンズ穴Ｃよりレン
ズ穴Ｃの中心点Ｂを求めることは容易である。また、偏
向器１０ａによる偏向が無い時のビームの照射位置Ａ
は、デフレクタコントローラ１２により偏向電位０の点
として求めることが出来る。

【００１２】従って、レンズ穴の中心点Ｂと、偏向器１
０ａ，１０ｂ（１０ｂは接地電位）による偏向が無い時
のビームの照射位置Ａとの関係（位置ずれ量）が分かる
ので、ビームアライナ３３を調節して、図３（ｂ）に示
すようにレンズ穴の中心点Ｂとビームの照射位置Ａとを
一致させる（アラインメント）のは容易になる。一
度、ビームアライナ３３により移動方向と移動量を較正
して、デフレクタコントローラ１２に記憶させておけ
ば、図３（ａ）のような画像で位置ずれ量が分かると、
即座にビームアライナ３３の調整量が分かり、ビームの
軸出し（アラインメント）が出来るようになる。

【００１３】通常時には、偏向器１０ｂの偏向電位を切
替スイッチ１１によって、ビームが対物レンズ３２ｂの
中心を通過するように偏向器１０ａの偏向電位と連動し
た偏向電位（ａ側）に切り替える。従って、アラインメ
ントが正確な状態の時には、ビームの照射位置（偏向電
位）に拘らず、ビームが対物レンズ３２ｂの中心を通過
するので、収差が低く抑えられて、良好なビーム照射が
可能となる。

【００１４】尚、上記実施例では、対物レンズ３２ｂの
下流側に二次電子検出器３５を配置しているが、対物レ
ンズ３２ｂの上流側に配置しても良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明による荷電粒子ビーム用集束装置
によれば、電子レンズの内の対物レンズの上流側に、上
流側からビームアライナと２段の偏向器とを配置して、
この２段の偏向器の偏向電位は、アラインメントが正確
な状態の時に、荷電粒子のビームが上記対物レンズの中
心を通過するように連動し、かついずれか一方の偏向電
位は接地電位に切り替え可能とされている。従って、ア
ラインメント時に、上記偏向器のいずれか一方を接地電
位に切り替えて、他方の偏向器によりビームを走査して
得られる二次電子像が、上記対物レンズのレンズ穴を描
くことができるので、このレンズ穴の中心と、上記偏向
器による偏向が無い時のビームの照射位置との関係が分
かる。この為、上記対物レンズのレンズ穴の中心にビー
ムを通過させるように調節（アラインメント）すること
が容易になる。また、通常は、上記の２段の偏向器の偏
向電位は、アラインメントが正確な状態の時に、ビーム
が上記対物レンズの中心を通過するように連動するの
で、ビームの照射位置（偏向電位）に拘らず、ビームが
上記対物レンズの中心を通過するので、収差が低く抑え
られて、良好なビーム照射が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子ビーム用集束装置の１実
施例の構成例図である。

【図２】（ａ）は２段の偏向器の電位が、ビームが対物
レンズの中心を通過するように、連動している時のビー
ムの軌道例を示した図である。（ｂ）は２段の偏向器の
内の一方の電位を接地している時のビームの軌道例を示
した図である。

【図３】（ａ）はアラインメント時にビーム走査により
得られる二次電子像の一例を示した図である。（ｂ）は
アラインメント時にビーム走査により得られる二次電子
像の、対物レンズの中心点Ｂとビームの照射位置Ａとが
一致しているところを示した図である。

【図４】従来の荷電粒子ビーム用集束装置の１例の構成
例図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ・・・偏向器１１・・・切替スイッチ１２・・・デフレクタコントローラ３１・・・荷電粒子ビーム源３２ａ・・・電子レンズ３２ｂ・・・電子レンズ（対物レンズ）３３・・・ビームアライナ３５・・・二次電子検出器３９・・・モニタＡ・・・ビームの照射位置Ｂ・・・対物レンズの中心点Ｃ・・・対物レンズのレンズ穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子を供給する荷電粒子ビーム源と、
上記荷電粒子のビームを集束する複数の電子レンズと、
上記荷電粒子のビームを調節して電子レンズの中心を通
過させる為のビームアライナと、上記荷電粒子のビーム
の照射方向を制御する偏向器と、上記荷電粒子のビーム
照射による二次電子像を構成する為の二次電子検出器と
を備えた荷電粒子ビーム用集束装置において、上記電子
レンズの内の対物レンズの上流側に、上流側から上記ビ
ームアライナと２段の上記偏向器とを配置して、この２
段の偏向器の偏向電位は、アラインメントが正確な状態
の時に、上記荷電粒子のビームが上記対物レンズの中心
を通過するように連動し、かついずれか一方の偏向電位
は接地電位に切り替え可能とされたことを特徴とする荷
電粒子ビーム用集束装置。