JPH07307136A

JPH07307136A - 荷電粒子線の照射装置

Info

Publication number: JPH07307136A
Application number: JP6098919A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Shimizu; 弘泰清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】非点収差を精度良く補正できる荷電粒子線の
照射装置を提供する。【構成】ＸＹ方式の電磁非点収差補正器６を備えた電
子線の照射装置において、非点収差補正器６に与える励
磁電流を二次元に変化させつつ、試料４上で第１の方向
のビーム径に対応する値を検出し、試料４で第１の方向
と直交する方向に焦線を生じさせる補正値（Ｉｘ0ｘ，
Ｉｙ0ｘ）を求める。また、非点収差補正器６に与える
励磁電流を二次元に変化させつつ、試料４上で第１の方
向とほぼ直交する第２の方向のビーム径に対応する値を
検出し、試料４で第２の方向と直交する方向に焦線を生
じさせる補正値（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）を求める。これら
の補正値の平均値に補正値を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡等に用いら
れる荷電粒子線の照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子線の照射装置では、対物
レンズの励磁電流を調整して荷電粒子線を正焦点に設定
し、その後、非点収差補正器の励磁電流を調整して非点
収差を補正している。以下、従来の焦点調整および非点
収差の補正手順を図１２〜図１９に基づいて説明する。
説明を簡単にするため、荷電粒子線は、図１２（ａ）示
すように矩形状のアパーチャーＡＰ上をそのナイフエッ
ジＥｘ，Ｅｙと直交する方向（図のＸ軸，Ｙ軸方向）に
走査されるものとする。アパーチャーＡＰで遮られるこ
となく下方へ通過した荷電粒子線は不図示のファラデー
カップに入射し、入射した荷電粒子線の電流値がファラ
デーカップと接続された電流計で検出される。荷電粒子
線を図１２（ａ）のＸ軸方向に走査したときは、図１２
（ｂ）に示すようにＸ軸と直交するナイフエッジＥｘの
位置でビーム電流がビーム径に応じた傾きで増減する。
荷電粒子線を図１２（ａ）のＹ軸方向に走査したときに
は、図１２（ｃ）に示すようにＹ軸と直交するナイフエ
ッジＥｙの位置でビーム電流がビーム径に応じた傾きで
増減する。ビーム電流が適当な閾値ＴＨ１〜ＴＨ２間で
変化するときの走査距離ｄｘ，ｄｙは、図１２（ｄ）に
示すＸ軸方向およびＹ軸方向におけるビーム径Ｌｘ，Ｌ
ｙと対応する。このため、走査距離ｄｘ，ｄｙからビー
ム径Ｌｘ，Ｌｙを求めることができる。なお、荷電粒子
線をナイフエッジＥｘ，Ｅｙに対して斜めに傾く方向へ
走査してもナイフエッジＥｘ，Ｅｙと直交する方向のビ
ーム径が検出できるが、ここでは簡単のためにナイフエ
ッジＥｘ，Ｅｙと直交する方向と走査方向とが一致する
ものとした。

【０００３】以上のようにビーム径検出を可能とした上
で、照射装置の対物レンズ（焦点位置を変化させるレン
ズ）の励磁電流を変化させつつビーム径Ｌｘ，Ｌｙを検
出する。このときの励磁電流の変化とＸ軸方向およびＹ
軸方向のビーム径Ｌｘ，Ｌｙの変化との関係は図１３に
示すようになる。また、励磁電流の変化に伴うビーム形
状の変化の一例を図１３の上部に示した。ビーム径Ｌｘ
が最小となる励磁電流Ｉ1，ビーム径Ｌｙが最小となる
励磁電流Ｉ2を検出し、これらの平均値（Ｉ1＋Ｉ2）／
２に励磁電流を設定する。これにより荷電粒子線が正焦
点に設定される。この段階では非点収差が残っているた
め、ビーム形状は非点収差の大きさに対応した円（最小
錯乱円）となる。

【０００４】次に非点収差を補正する。この手順を図１
４により説明する。図１４（ａ）では、非点収差補正器
の空間を座標系Ｉｘ−Ｉｙで、非点収差の空間を座標系
Ｓｘ−Ｓｙで示した。非点収差補正器の空間とは、電磁
非点収差補正器に与える二次元の励磁電流（Ｉｘ，Ｉ
ｙ）をそれぞれＸ座標、Ｙ座標とする座標系であり、現
実の空間で光軸と直交する平面内での直交座標系（例え
ば図１２のＸ−Ｙ座標系）に対しては角度２倍の座標系
となる。すなわち、図１５に示すように、非点収差の補
正に用いるｘｙ方式の電磁非点収差補正器は、光軸ＡＸ
の回りに９０゜ピッチで配置される４極のＸ軸補正コイ
ルＣｘと、コイルＣｘに対して光軸ＡＸの回りに４５゜
回転させて配置される４極のＹ軸補正コイルＣｙとを備
える。コイルＣｘによる非点収差のビーム形状変化は、Ｆｘ・ｃｏｓ２θ で表わされる。ここに、ＦｘはコイルＣｘの励磁電流Ｉ
ｘに比例した量、θは励磁電流Ｉｘを増加させたときの
楕円になったビーム形状の長軸方向である。同様に、コ
イルＣｙによる非点収差によるビーム形状の変化は、Ｆｙ・ｓｉｎ２θ で表わされる。一方、非点収差によるビーム形状の変化
は、Ｓｘ・ｃｏｓ２θ＋Ｓｙ・ｓｉｎ２θ と表わされ、非点収差を補正するには、Ｆｘ＋Ｓｘ＝０Ｆｙ＋Ｓｙ＝０となるようにする。このため、非点収差補正を考えるに
は、励磁電流（Ｉｘ，Ｉｙ）を座標値とする角度２倍の
座標系で表わすのが最も都合がよい。

【０００５】非点収差ベクトルＳも同じく角度２倍の座
標系で表わすことができるが、その軸Ｓｘ，Ｓｙは非点
収差補正器の空間に拘束されることなく自由に設定でき
る。そこで、図示の例では、非点収差の空間の座標系Ｓ
ｘ−Ｓｙを原点で非点収差が０となるように設定した。
また、非点収差補正器の空間は、Ｉｘの方向が非点収差
の空間のＳｘの方向に一致するように設定した。

【０００６】図１４（ａ）において、非点収差補正器の
Ｙ軸補正コイルＣｙの励磁電流を一定値Ｉｙiに保った
ままＸ軸補正コイルＣｘの励磁電流Ｉｘを変化させ、こ
の間のビーム径（Ｌｘ，Ｌｙのいずれでもよい）を検出
する。このときの励磁電流Ｉｘとビーム径との関係を図
１４（ｂ）に示す。また、ビーム形状の変化は図１４
（ａ）のＩｙ＝Ｉｙi上に示した通りである。ビーム径
が最小となる励磁電流Ｉｘ0を検出し、Ｘ軸補正コイル
Ｃｘの励磁電流をその値に保持する。次に、Ｙ軸補正コ
イルＣｙの励磁電流Ｉｙを変化させ、この間のビーム径
を検出する。このときの励磁電流Ｉｙとビーム径との関
係を図１４（ｃ）に示す。また、ビーム形状の変化は図
１４（ａ）のＩｘ＝Ｉｘ0上に示した通りである。ビー
ム径が最小となる励磁電流Ｉｙ0を検出し、その値にＹ
軸補正コイルＣｙの励磁電流を設定する。これにより、
非点収差が完全に補正される。

【０００７】なお、以上の調整手順を説明した文献とし
ては、例えば特公昭６１−３４２２１号公報、特公昭６
１−５１３７７号公報がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の調整の
問題点を明らかにするため、焦点ずれ、非点収差が残る
ときにビーム形状がどのようになるか説明する。図１６
において、Ｘ軸，Ｙ軸はビームの走査方向で、Ｚ軸は光
軸方向を示す。Ｚ＝０が試料面（焦点を合わせたい面）
であり、Ｚ＝±δで焦線となる。焦線方向はＺ＝δでＸ
軸に対してθだけ回転している。ビーム開き角をαとす
れば、ビーム形状は、Ｚ＝δのときＸ軸に対してθだけ
回転した長さ４αδの線分、Ｚ＝０で半径αδの円（最
小錯乱円）、Ｚ＝−δではＸ軸に対してθ＋９０゜回転
した長さ４αδの線分となり、その他の部分では長軸お
よび短軸がθおよびθ＋９０゜方向で長さがそれぞれ焦
線からの距離に比例した楕円となる。ビーム形状を式で
表わせば以下のようになる。

【数１】

【０００９】簡単のため、非点収差の空間を、原点で非
点収差が０、Ｓｘの方向がビームの走査方向のＸ軸に一
致するように設定したとき、非点収差ベクトル（Ｓｘ，
Ｓｙ）は、図１７に示すように、

【数２】ｔａｎ２θ＝Ｓｙ／Ｓｘ δ＝√（Ｓｘ²＋Ｓｙ²）このときのＸ軸方向およびＹ軸方向のビーム径Ｌｘ，Ｌ
ｙは、

【数３】Ｌｘ＝２・α・√（（ｚ−Ｓｘ）²＋Ｓｙ²） ……（１）Ｌｙ＝２・α・√（（ｚ＋Ｓｘ）²＋Ｓｙ²） ……（２）となる。

【００１０】上述した焦点調整における対物レンズの励
磁変化は、上式（１），（２）においてｚを変化させる
ことに対応する。対物レンズの励磁電流とビーム径Ｌ
ｘ，Ｌｙとの関係は図１８に示すようになる。なお、ビ
ーム形状を図の上部に示した。Ｌｘ，Ｌｙをそれぞれ最
小にした時は、一般にはビーム形状が楕円で焦線になっ
ていない。ｚを変化させるとき、まだ非点収差は補正さ
れていないので上式（１），（２）でＳｘ，Ｓｙは０で
はなく、したがってｚ＝±Ｓｘのとき最小値２｜Ｓｙ｜
が得られ、その近傍ではビーム径Ｌｘ，Ｌｙが二次で緩
やかに変化する。このため、ビーム径Ｌｘ，Ｌｙの最小
値を与える励磁電流Ｉ1，Ｉ2を検出する際に図１８に示
すように誤差が生じやすく、焦点ずれΔＩが残る。ま
た、仮にＩ1，Ｉ2を精度良く決めることができても、対
物レンズの励磁を変化させるとビーム形状が回転するこ
とや、励磁電流と像点位置とは一次関数にならないた
め、単純にＩ1，Ｉ2の平均値に設定したのでは正焦点に
ならない。

【００１１】焦点ずれΔＩが残ったままＸ軸方向への走
査で非点収差を補正すれば、上式（１）にしたがって
（Ｓｘ，Ｓｙ）を変化させることになる。このときの非
点収差補正器の励磁電流とビーム径との関係を図１９に
示す。なお、図１９での非点収差補正器の空間の座標系
Ｉｘ−Ｉｙ、非点収差の空間の座標系Ｓｘ−Ｓｙは上述
した図１４と同じである。図１９（ａ），（ｂ）に示す
ように、非点収差補正器の励磁電流ＩｙをＩｙiに固定
して励磁電流Ｉｘを変化させたとき、ビーム径ＬｘはＳ
ｘ＝０でなく、Ｓｘ＝ｚ（Ｉｘ＝Ｉｘ0´）の位置で最
小値となる。この後、図１９（ｂ），（ｃ）に示すよう
に励磁電流Ｉｘ0´を固定して励磁電流Ｉｙを変化させ
てビーム径が最小となる励磁電流Ｉｙ0´を検出して
も、そのときの非点収差（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｚ，０）と
なり、非点収差が残ってしまう。なお、励磁電流Ｉｘ，
Ｉｙの調整に伴うビーム形状の変化を図１９（ａ）のＩ
ｙ＝Ｉｙi，Ｉｘ＝Ｉｘ0´上に示した。

【００１２】本発明の目的は、非点収差を精度良く補正
できる荷電粒子線の照射装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図４に対応付けて説明すると、請求項１の発明は、荷
電粒子線の非点収差を補正する非点収差補正器６を備え
た荷電粒子線の照射装置に適用される。そして、非点収
差補正器６に与える補正値（Ｉｘ，Ｉｙ）を二次元に変
化させつつ、荷電粒子線の光軸とほぼ直交する平面上で
互いにほぼ直交する第１の方向および第２の方向のビー
ム径に対応する値を検出するビーム径検出手段１１と、
検出された第１の方向および第２の方向のビーム径に対
応する値に基づいて、特定の平面上で荷電粒子線が第１
および第２の方向の焦線となる非点収差補正器６の一対
の二次元の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，
Ｉｙ0ｙ）を検出する補正値検出手段１１とを具備して
上述した目的を達成する。請求項２の装置は、非点収差
補正器６に与える二次元の補正値（Ｉｘ，Ｉｙ）を、焦
線となる一対の二次元の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、
（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）の平均値に設定する補正値設定手
段１１を備える。請求項３の装置は、焦点となる一対の
二次元の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉ
ｙ0ｙ）のずれ量２ｚに基づいて、照射対象４に対する
荷電粒子線の焦点のずれ量を検出する焦点ずれ量検出手
段１１を備える。請求項４の照射状態の補正方法では、
荷電粒子線の非点収差補正器６に与える補正値（Ｉｘ，
Ｉｙ）を二次元に変化させつつ荷電粒子線の光軸とほぼ
直交する平面上で互いにほぼ直交する第１の方向および
第２の方向のビーム径に対応する値を検出し、検出され
た第１の方向および第２の方向のビーム径に対応する値
に基づいて、特定の平面上で荷電粒子線が第１および第
２の方向の焦線となる非点収差補正器６の一対の二次元
の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）
を検出し、非点収差補正器６に与える二次元の補正値
（Ｉｘ，Ｉｙ）を、検出された焦線となる一対の二次元
の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）
の平均値に設定して上述した目的を達成する。請求項５
の方法では、焦点となる一対の二次元の補正値（Ｉｘ0
ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）のずれ量２ｚに
基づいて照射対象４に対する荷電粒子線の焦点のずれ量
を検出し、検出されたずれ量に基づいて焦点調整を行な
う。

【００１４】

【作用】非点収差の空間のＳｘの方向が第１の方向に一
致すると仮定した場合、第１の方向のビーム径Ｌｘが最
も小さくなるのは、ビーム形状が第１の方向と直交する
焦線となるときで、そのとき上述した（１）式において
Ｌｘ＝０、非点収差は（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｚ，０）とな
る。この付近で第１の方向のビーム径Ｌｘが非点収差
（Ｓｘ，Ｓｙ）に対して１次で変化するので、焦線とな
る一つの補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）を正確に求めるこ
とができる。次に、第２の方向のビーム径Ｌｙが最も小
さくなるのは、ビーム形状が第２の方向と直交する焦線
となるときで、そのとき上述した（２）式においてＬｙ
＝０、非点収差は（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（−ｚ，０）とな
る。この付近で第２の方向のビーム径Ｌｙが非点収差
（Ｓｘ，Ｓｙ）に対して１次で変化するので、焦線とな
る他の一つの補正値（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）も正確に求め
ることができる。非点収差が完全に補正されるのは（Ｓ
ｘ，Ｓｙ）＝（０，０）であるから、上述した一対の二
次元の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0
ｙ）の平均値に非点収差補正器６の補正値を設定すれば
非点収差が完全に補正される。荷電粒子線の焦点位置
は、一対の焦線が生じる光軸方向の位置の中間点にある
ので、平面上に焦線を生じさせる一対の補正値（Ｉｘ0
ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）のずれ量２ｚ
は、平面に対する焦点のずれ量と相関する。したがっ
て、一対の補正値（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）、（Ｉｘ0ｙ，
Ｉｙ0ｙ）のずれ量２ｚから焦点ずれ量を検出し、その
値から焦点調整を行なうことができる。ずれ量２ｚを求
めるとき、対物レンズの励磁を変更していないため、２
つの焦線の方向が回転のため直交しないという不都合は
起こらない。また、焦点ずれ量と対物レンズの励磁との
関係を求めておくので、従来技術のように励磁電流の平
均をとるよりも精度良く焦点を合わせられる。

【００１５】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１６】

【実施例】

−第１実施例− 図１〜図５により、本発明を走査型電子顕微鏡に適用し
た一実施例を説明する。図１は本実施例の走査型電子顕
微鏡の光学系の概略を示し、１は電子銃、２は対物レン
ズである。電子銃１から射出された電子ビームは対物レ
ンズ２により試料ホルダ３に載置された非点収差補正用
の試料４上に集束される。試料４は図２（ａ）に示すよ
うに矩形状に形成され、電子線の照射に対する二次電子
の放出率は試料ホルダ３（図中の斜線部）よりも十分に
高く設定されている。

【００１７】図１に示すように、電子銃１と対物レンズ
２との間には走査コイル５および非点収差補正器６が設
けられている。また、試料ホルダ３の上方には電子ビー
ムの照射に反応して試料４から放出される二次電子を捕
捉してその電流値に対応した検出信号を出力する検出器
７が設けられている。走査コイル５は、電子銃１から射
出された電子ビームをその光軸と直交する一方向へ走査
するＸ軸走査コイル５Ｘと、電子ビームをＸ軸走査コイ
ル５Ｘの走査方向と直交する方向へ走査するＹ軸走査コ
イル５Ｙとを備える。Ｘ軸走査コイル５Ｘによる電子ビ
ームの走査方向は試料４のエッジＥｘと直交する方向
（図２（ａ）のＸ軸方向）に、Ｙ軸走査コイル５Ｙによ
る電子ビームの走査方向はエッジＥｙと直交する方向
（図２（ａ）のＹ軸方向）にそれぞれ合わせられてい
る。

【００１８】Ｘ軸走査コイル５Ｘにより電子ビームをエ
ッジＥｘと直交する方向へ走査すると、図２（ｂ）に示
すようにエッジＥｘの位置で検出器７の検出電流の波形
が変化する。また、Ｙ軸走査コイル５Ｙにより電子ビー
ムをエッジＥｙと直交する方向へ走査すると、図２
（ｃ）に示すようにエッジＥｙの位置で検出器７の検出
電流の波形が変化する。エッジＥｘ，Ｅｙの位置での波
形はビーム径Ｌｘ，Ｌｙ（図１２（ｄ）参照）に応じて
変化するので、これらの波形の最大値、最大値−最小
値、差分和、差分２乗和等を評価することによりビーム
径Ｌｘ，Ｌｙを求めることができる。

【００１９】非点収差補正器６は電子ビームの非点収差
を補正するもので、Ｘ軸補正器６Ｘと、Ｙ軸補正器６Ｙ
とを備える。Ｘ軸補正器６Ｘは、上述した図１５のＸ軸
補正コイルＣｘと同様に４極のコイルを光軸の回りに９
０゜ピッチで配置したもので、Ｙ軸補正器６Ｙは図１５
のＹ軸補正コイルＣｘと同様に４極のコイルをＸ軸補正
器６Ｘのコイルに対して４５゜ずらして配置したもので
ある。

【００２０】検出器７の検出信号は増幅回路８で増幅さ
れてフレームメモリ９に入力される。フレームメモリ９
は、入力した信号をデジタルデータに変換して記憶す
る。フレームメモリ９の画素数は、例えば５１２×５１
２画素に設定される。フレームメモリ９に記憶されたデ
ータは、ＣＲＴ１０で試料像を表示するための画像信号
に使用されるとともに、非点収差補正器６に与える励磁
電流を決定するデータにも使用される。１１は、上述し
たフレームメモリ９、走査コイル５および非点収差補正
器６の動作を制御するとともに、後述する非点収差の補
正に必要な各種の演算処理を行なうＣＰＵである。ＣＰ
Ｕ１１にはインターフェース回路１２および走査信号発
生回路１３が接続されている。

【００２１】非点収差補正器６のＸ軸補正器６Ｘに与え
る励磁電流ＩｘおよびＹ軸補正器６Ｙに与える励磁電流
ＩｙはＣＰＵ１１で設定され、これらの設定値がインタ
ーフェース回路１２を介して非点収差補正回路１４のＸ
軸補正回路１４ＸおよびＹ軸補正回路１４Ｙに与えられ
る。Ｘ軸補正回路１４ＸおよびＹ軸補正回路１４Ｙは、
ＣＰＵ１１から与えられた補正値をＸ軸補正器６Ｘおよ
びＹ軸補正器６Ｙの励磁電流に変換して非点収差補正器
６Ｘ，６Ｙに供給する。

【００２２】走査コイル５による試料４の走査方向や走
査速度もＣＰＵ１１で設定され、それらの設定値は走査
信号発生回路１３に出力される。走査信号発生回路１３
は、ＣＰＵ１１の指令に対応した走査電圧を走査回路１
５のＸ軸走査回路１５ＸおよびＹ軸走査回路１５Ｙに出
力する。Ｘ軸走査回路１５Ｘは、走査信号発生回路１３
から送られたＸ軸方向の走査電圧を励磁電流に変換して
Ｘ軸走査コイル５Ｘに供給する。Ｙ軸走査回路１５Ｙ
は、走査信号発生回路１３から送られたＹ軸方向の走査
電圧を励磁電流に変換してＹ軸走査コイル５Ｙに供給す
る。なお、走査信号発生回路１３の発生する走査電圧は
フレームメモリ９にも供給され、Ｘ軸走査回路１５Ｘの
走査電圧はＸ軸補正回路１４Ｘに、Ｙ軸走査回路１５Ｙ
の走査電圧はＹ軸補正回路１４Ｙにそれぞれ供給され
る。

【００２３】また、ＣＰＵ１１にはインターフェース回
路１６を介して焦点調整回路１７が接続されている。後
述する処理により、対物レンズ２の焦点ずれ量が演算さ
れると、そのずれ量に対応した信号がインターフェース
回路１６から焦点調整回路１７に出力される。焦点調整
回路１７は与えられた焦点ずれ量に対応して対物レンズ
２の励磁電流を変化させて焦点調整を行なう。

【００２４】次に、図３〜図５を参照してＣＰＵ１１に
よる非点収差の補正手順を説明する。図４および図５で
は、上述した図１３以下の例と同じく、非点収差補正器
６の空間を座標系Ｉｘ−Ｉｙ、非点収差の空間を座標系
Ｓｘ−Ｓｙで示している。座標系Ｉｘ−Ｉｙは、非点収
差補正器６のＸ軸補正器６Ｘに与える励磁電流Ｉｘ、Ｙ
軸補正器６Ｙに与える励磁電流ＩｙをそれぞれＸ座標、
Ｙ座標とする角度２倍の座標系である。非点収差の空間
の座標系Ｓｘ−Ｓｙは角度２倍かつ原点で非点収差が０
となるように設定した。また、非点収差の空間のＳｘ軸
は、走査コイル５による電子ビームの走査方向（図２
（ａ）でエッジＥｘ，Ｅｙと直交する方向）に一致させ
ている。すなわち、試料４のエッジＥｘに平行な方向と
楕円状の電子ビームの長軸方向とが一致するようにＳｘ
の正方向（＋Ｓｘの方向）を選び、エッジＥｙに平行な
方向と電子ビームの長軸方向とが一致するようにＳｘの
負方向（−Ｓｘの方向）を選んでいる。

【００２５】図３に示すように、非点収差の補正が指示
されるとＣＰＵ１１はまずステップＳ１にてＹ軸補正器
６Ｙに与える励磁電流Ｉｙを適当な値（通常は非点収差
の補正に入る前のＹ軸補正器６Ｙの励磁電流の設定値）
に固定し、Ｘ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘを変化させ
る。この操作は、図４（ａ）においてＩｙ＝Ｉｙi上で
励磁電流Ｉｘを変化させることに相当する。このときの
ビーム形状の変化の例をＩｙ＝Ｉｙi上に示した。励磁
電流Ｉｘが適当な量だけ変化する毎に、走査コイル５に
より電子ビームを試料４のエッジＥｘ，Ｅｙ（図２）と
直交する方向へそれぞれ走査してビーム径Ｌｘ，Ｌｙを
演算し、図４（ｂ）に示すように励磁電流Ｉｘとビーム
径Ｌｘ，Ｌｙとの関係を求める。ビーム径Ｌｘ，Ｌｙ
は、図２で説明したように、走査時の検出器７の検出信
号をフレームメモリ９から読み込み、その波形の最大値
等から求める。走査速度や走査経路は予めＣＰＵ１１に
与えられている。

【００２６】次のステップＳ２では、ステップＳ１での
検出結果に基づいて、ビーム径Ｌｘの最小値を与えるＸ
軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘ0ｘ、ビーム径Ｌｙの最小
値を与えるＸ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘ0ｙを検出す
る（図４（ｂ）参照）。続くステップＳ３では、Ｘ軸補
正器６Ｘの励磁電流をＩｘ0ｘに固定してＹ軸補正器６
Ｙの励磁電流Ｉｙを変化させる。この操作は、図４
（ａ）においてＩｘ＝Ｉｘ0ｘ上で励磁電流Ｉｙを変化
させることに相当する。このときのビーム形状の変化の
例をＩｘ＝Ｉｘ0ｘ上に示した。励磁電流Ｉｙが適当な
量だけ変化する毎に、Ｘ軸走査コイル５Ｘにより電子ビ
ームを試料４のエッジＥｘと直交する方向へ走査してビ
ーム径Ｌｘを検出し、図４（ｃ）に示すように励磁電流
Ｉｙとビーム径Ｌｘとの関係を求める。

【００２７】次のステップＳ４ではステップＳ３の検出
結果に基づいて、ビーム径Ｌｘの最小値を与える励磁電
流Ｉｙ0ｘを検出する（図４（ｃ）参照）。図４
（ａ），（ｃ）から明らかなように、励磁電流（Ｉｘ0
ｘ，Ｉｙ0ｘ）の位置ではビーム径Ｌｘ＝０で試料４上
のビーム形状は焦線となり、このときの非点収差ベクト
ル（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｚ，０）である。

【００２８】ステップＳ５ではＸ軸補正器６Ｘの励磁電
流をＩｘ0ｙに固定して、Ｙ軸補正器６Ｙの励磁電流Ｉ
ｙを変化させる。この操作は、図４（ａ）においてＩｘ
＝Ｉｘ0ｙ上で励磁電流Ｉｙを変化させることに相当す
る。このときのビーム形状の変化の例をＩｘ＝Ｉｘ0ｙ
上に示した。励磁電流Ｉｙが適当な量だけ変化する毎
に、Ｙ軸走査コイル５Ｙにより電子ビームを試料４のエ
ッジＥｙと直交する方向へ走査してビーム径Ｌｙを検出
し、図４（ｄ）に示すように励磁電流Ｉｙとビーム径Ｌ
ｙとの関係を求める。次のステップＳ６ではステップＳ
５の検出結果に基づいて、ビーム径Ｌｙの最小値を与え
る励磁電流Ｉｙ0ｙを検出する（図４（ｄ）参照）。図
４（ａ），（ｄ）から明らかなように、励磁電流（Ｉｘ
0ｙ，Ｉｙ0ｙ）の位置ではビーム径Ｌｙ＝０で試料４上
のビーム形状は励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ）のときと
は９０゜回転した焦線となる。このときの非点収差ベク
トル（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（−ｚ，０）である。

【００２９】続くステップＳ７では、ステップＳ４，６
で検出した一対の励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ），（Ｉ
ｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）の中点の座標（Ｉｘ，Ｉｙ）を下式に
より求め、その値にＸ軸補正器６Ｘ、Ｙ軸補正器６Ｙの
励磁電流を設定する。

【数４】Ｉｘ＝（Ｉｘ0ｘ＋Ｉｘ0ｙ）／２Ｉｙ＝（Ｉｙ0ｘ＋Ｉｙ0ｙ）／２

【００３０】図４（ａ）から明らかなように、励磁電流
（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ），（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）の中点で
は非点収差ベクトル（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（０，０）であ
り、非点収差が完全に補正される。

【００３１】非点収差の補正後は、ステップＳ８にて下
式により焦線を与える励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0ｘ），
（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0ｙ）の距離２ｚを求め（図４（ａ）参
照）、その値から試料４に対する電子ビームの焦点ずれ
量を算出する。

【数５】２ｚ＝√（（Ｉｘ0ｘ−Ｉｘ0ｙ）²＋（Ｉｙ0ｘ
−Ｉｙ0ｙ）²）

【００３２】焦点ずれ量を算出した後は、ステップＳ９
にて焦点ずれ量を焦点調整回路１７に出力し、電子ビー
ムが試料４上で焦点を結ぶように対物レンズ２の焦点調
整を行なう。この後処理を終了する。

【００３３】図５は非点収差補正器６の励磁電流とビー
ム径Ｌｘ，Ｌｙとの関係を示したものである。ビーム径
Ｌｘ，Ｌｙは、焦線位置を中心としてどの方向にも等し
く１次で変化するため、ビーム径Ｌｘ，Ｌｙの等高線は
円形となる。したがって、ビーム径Ｌｘ，Ｌｙがそれぞ
れ最小となるように非点収差補正器６Ｘ，６Ｙの励磁電
流の調整を繰り返すことで焦線位置を高精度に検出でき
る。焦点調整のために別にビーム径の検出等を行なう必
要がないので、焦点調整も短時間でかつ精度良く行なう
ことができる。

【００３４】以上の実施例では、ＣＰＵ１１が行なう各
種の処理のうち、図３のステップＳ１，ステップＳ３お
よびステップＳ５がビーム径検出手段を、ステップＳ
２，ステップＳ４およびステップＳ６が補正値検出手段
を、ステップＳ７が補正値設定手段を、ステップＳ８が
焦点ずれ量検出手段を構成する。

【００３５】−第２実施例− 図６〜図８により本発明の第２実施例を説明する。本実
施例は、上述した第１実施例に対して非点収差の調整方
法を変更したものである。したがって、以下の説明では
走査型電子顕微鏡の構成要素に第１実施例と同一符号を
付し、調整手順のみを説明する。

【００３６】本実施例では、非点収差の補正に先立っ
て、非点収差補正器６のＸ軸を走査コイル５のＸ軸およ
びＹ軸と計算または実験によって一致させる。すなわ
ち、Ｘ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘを変化させたとき、
走査コイル５のＸ軸方向およびＹ軸方向に楕円ビームの
長軸および短軸が増減するようにＸ軸補正器６Ｘの軸方
向を設定する。このときの非点収差補正器６の空間の座
標系Ｉｘ−Ｉｙと、非点収差の空間の座標系Ｓｘ−Ｓｙ
との関係は図６および図７に示した通りである。非点収
差の空間のＳｘ軸の正方向および非点収差補正器６の空
間のＩｘ軸の正方向は、Ｘ軸走査コイル５Ｘによる電子
ビームの走査方向と一致し、非点収差の空間のＳｘ軸の
負方向および非点収差補正器６の空間のＩｘ軸の負方向
はＹ軸走査コイル５Ｙによる電子ビームの走査方向と一
致する。

【００３７】図７は本実施例におけるＣＰＵ１１の非点
収差補正手順を示すものである。非点収差の補正が指示
されると、ＣＰＵ１１はまずステップＳ１１にてＹ軸補
正器６Ｙに与える励磁電流Ｉｙを適当な値（通常は非点
収差の補正に入る前のＹ軸補正器６Ｙの励磁電流の設定
値）に固定し、Ｘ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘを変化さ
せる。この操作は、図６（ａ）においてＩｙ＝Ｉｙi上
で励磁電流Ｉｘを変化させることに相当する。このとき
のビーム形状の変化の例をＩｙ＝Ｉｙi上に示した。励
磁電流Ｉｘが適当な量だけ変化する毎に、走査コイル５
により電子ビームを試料４のエッジＥｘ，Ｅｙと直交す
る方向へそれぞれ走査してビーム径Ｌｘ，Ｌｙを検出
し、図６（ｂ）に示すように励磁電流Ｉｘとビーム径Ｌ
ｘ，Ｌｙとの関係を求める。

【００３８】次のステップＳ１２では、ステップＳ１１
での検出結果に基づいて、ビーム径Ｌｘの最小値を与え
るＸ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘ0ｘ、ビーム径Ｌｙの
最小値を与えるＸ軸補正器６Ｘの励磁電流Ｉｘ0ｙを検
出する（図６（ｂ）参照）。続くステップＳ１３では、
Ｘ軸補正器６Ｘの励磁電流をＩｘ0ｘに固定してＹ軸補
正器６Ｙの励磁電流Ｉｙを変化させる。この操作は、図
６（ａ）においてＩｘ＝Ｉｘ0ｘ上で励磁電流Ｉｙを変
化させることに相当する。このときのビーム形状の変化
の例をＩｘ＝Ｉｘ0ｘ上に示した。励磁電流Ｉｙが適当
な量だけ変化する毎に、Ｘ軸走査コイル５Ｘにより電子
ビームを試料４のエッジＥｘと直交する方向へ走査して
ビーム径Ｌｘを検出し、図６（ｃ）に示すように励磁電
流Ｉｙとビーム径Ｌｘとの関係を求める。

【００３９】次のステップＳ１４ではステップＳ１３の
検出結果に基づいて、ビーム径Ｌｘの最小値を与える励
磁電流Ｉｙ0を検出する（図６（ｃ）参照）。図６
（ａ），（ｃ）から明らかなように、励磁電流（Ｉｘ0
ｘ，Ｉｙ0）の位置ではビーム径Ｌｘ＝０で試料４上の
ビーム形状は焦線となり、このときの非点収差ベクトル
（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｚ，０）である。また、非点収差の
空間のＳｘ軸の方向と非点収差補正器６のＩｘ軸の方向
とが一致しているので、励磁電流（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0）の
位置でビーム径Ｌｙ＝０となり、試料４上のビーム形状
は励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0）のときとは９０゜回転し
た焦線となる。このときの非点収差ベクトル（Ｓｘ，Ｓ
ｙ）＝（−ｚ，０）である。

【００４０】続くステップＳ１５では、ステップＳ１４
で検出した一対の励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0），（Ｉｘ
0ｙ，Ｉｙ0）の中点の座標（Ｉｘ，Ｉｙ）を下式により
求め、その値にＸ軸補正器６Ｘ、Ｙ軸補正器６Ｙの励磁
電流を設定する。

【数６】Ｉｘ＝（Ｉｘ0ｘ＋Ｉｘ0ｙ）／２Ｉｙ＝Ｉｙ0

【００４１】図６（ａ）から明らかなように、励磁電流
（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0），（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0）の中点では非
点収差ベクトル（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（０，０）であり、非
点収差が完全に補正される。

【００４２】非点収差の補正後は、ステップＳ１６にて
下式により焦線を与える励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ0），
（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0）の距離２ｚを求め（図６（ａ）参
照）、その値から試料４に対する電子ビームの焦点ずれ
量を算出する。

【数７】２ｚ＝｜Ｉｘ0ｘ−Ｉｘ0ｙ｜

【００４３】焦点ずれ量を算出した後は、ステップＳ１
７にて焦点ずれ量を焦点調整回路１７に出力し、電子ビ
ームが試料４上で焦点を結ぶように対物レンズ２の焦点
調整を行なう。この後処理を終了する。以上の手順によ
れば、ステップＳ１２でビーム径Ｌｘの最小値を与える
励磁電流Ｉｘ0ｘ，Ｉｘ0ｙを特定した後、ステップＳ１
３およびステップＳ１４で一方の励磁電流Ｉｘ0ｘに関
してのみ励磁電流Ｉｙを変化させて焦線を与える励磁電
流Ｉｙ0を求めるだけで一対の励磁電流（Ｉｘ0ｘ，Ｉｙ
0），（Ｉｘ0ｙ，Ｉｙ0）が得られるので、上述した第
１実施例と比べて短時間で補正を終了できる。

【００４４】図８は本実施例における非点収差補正器６
の励磁電流とビーム径Ｌｘ，Ｌｙとの関係を示したもの
である。この図から明らかなように、本実施例でもビー
ム径Ｌｘ，Ｌｙが、焦線位置を中心としてどの方向にも
等しく１次で変化するため、ビーム径Ｌｘ，Ｌｙの等高
線は円形となる。したがって、ビーム径Ｌｘ，Ｌｙがそ
れぞれ最小となるように非点収差補正器６Ｘ，６Ｙの励
磁電流の調整を繰り返すことで焦線位置を高精度に検出
できる。

【００４５】なお、図７のステップＳ１３では、Ｘ軸補
正器６Ｘの励磁電流をビーム径Ｌｘの最小値を与えるＩ
ｘ0ｘで固定したが、ビーム径Ｌｙの最小値を与える励
磁電流Ｉｘ0ｙに固定してもよい。この場合は、Ｙ軸補
正器６Ｙの励磁電流Ｉｙとビーム径Ｌｙとの関係を検出
し、ステップＳ１４でビーム径Ｌｙの最小値を与える励
磁電流Ｉｙ0を検出する。励磁電流Ｉｘ0ｙに固定して励
磁電流Ｉｙを変化させたときのビーム形状の変化は図６
（ａ）のＩｘ＝Ｉｘ0ｙ上に例示した。

【００４６】以上の実施例では、ＣＰＵ１１が行なう各
種の処理のうち、図７のステップＳ１１およびステップ
Ｓ１３がビーム径検出手段を、ステップＳ１２およびス
テップＳ１４が補正値検出手段を、ステップＳ１５が補
正値設定手段を、ステップＳ１６が焦点ずれ量検出手段
を構成する。

【００４７】−第３実施例− 図９および図１０により本発明の第３実施例を説明す
る。本実施例は、上述した第１実施例に対して非点収差
の調整方法を変更したものである。したがって、以下の
説明では走査型電子顕微鏡の構成要素に第１実施例と同
一符号を付し、調整手順のみを説明する。

【００４８】図９は本実施例における非点収差補正器６
の空間と、非点収差の空間とを示すもので、これらの関
係は第１実施例と同じである。ただし、本実施例ではＸ
軸補正器６ＸおよびＹ軸補正器６Ｙに与える励磁電流
（Ｉｘ，Ｉｙ）をそれぞれ独立して変化させるのではな
く、図９（ａ）に示すように、非点収差補正器６の空間
内で半径Ｉｒの円を描くように励磁電流（Ｉｘ，Ｉｙ）
を変化させる、いわゆるＲ−θ方式で補正を行なう。Ｒ
−θ座標系での励磁電流（Ｉｒ，θ）に対応する励磁電
流（Ｉｘ，Ｉｙ）の設定はＣＰＵ１１が行なう。

【００４９】図１０は本実施例におけるＣＰＵ１１の非
点収差補正手順を示すものである。非点収差の補正が指
示されると、ＣＰＵ１１はステップＳ２１にて非点収差
補正器６の空間内の適当な点（Ｉｘi，Ｉｙi）を中心と
して半径Ｉｒの円を描くように励磁電流（Ｉｘ，Ｉｙ）
を変化させる。そして、回転角θが適当な量だけ変化す
る毎に、走査コイル５により電子ビームを試料４のエッ
ジＥｘ，Ｅｙと直交する方向へそれぞれ走査してビーム
径Ｌｘ，Ｌｙを演算し、図９（ｂ）に示すように回転角
θとビーム径Ｌｘ，Ｌｙとの関係を求める。このときの
ビーム形状の変化の例を図９（ａ）の半径Ｉｒの円周上
に示した。

【００５０】次のステップＳ２２では、ステップＳ２１
での検出結果に基づいて、ビーム径Ｌｘの最小値を与え
る回転角θｘ、ビーム径Ｌｙの最小値を与えるθｙを検
出する（図９（ｂ）参照）。続くステップＳ２３では、
中心点（Ｉｘi，Ｉｙi）から角度θｘの方向に沿って半
径Ｉｒを増減させる。この操作は、図９（ａ）におい
て、θｘ方向の軸Ａθｘに沿って励磁電流（Ｉｘ，Ｉ
ｙ）を変化させることに相当する。このときのビーム形
状の変化の例を図９（ａ）の軸Ａθｘ上に示した。励磁
電流（Ｉｒ，θｘ）が適当な量だけ変化する毎に、Ｘ軸
走査コイル５Ｘにより電子ビームを試料４のエッジＥｘ
と直交する方向へ走査してビーム径Ｌｘを検出し、図９
（ｃ）に示すように励磁電流Ｉｒとビーム径Ｌｘとの関
係を求める。

【００５１】次のステップＳ２４では、ステップＳ２３
の検出結果に基づいてビーム径Ｌｘの最小値を与える励
磁電流Ｉｒ0ｘを検出する（図９（ｃ）参照）。図９
（ａ），（ｃ）から明らかなように、励磁電流（Ｉｒ0
ｘ，θｘ）の位置ではビーム径Ｌｘ＝０で試料４上のビ
ーム形状は焦線となり、このときの非点収差ベクトル
（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｚ，０）である。

【００５２】ステップＳ２５では、中心点（Ｉｘi，Ｉ
ｙi）から角度θｙの方向に沿って半径Ｉｒを増減させ
る。この操作は、図９（ａ）において、θｙ方向の軸Ａ
θｙに沿って励磁電流（Ｉｘ，Ｉｙ）を変化させること
に相当する。このときのビーム形状の変化の例を図９
（ａ）の軸Ａθｙ上に示した。励磁電流（Ｉｒ，θｙ）
が適当な量だけ変化する毎に、Ｙ軸走査コイル５Ｙによ
り電子ビームを試料４のエッジＥｙと直交する方向へ走
査してビーム径Ｌｙを検出し、図９（ｄ）に示すように
励磁電流Ｉｒとビーム径Ｌｙとの関係を求める。

【００５３】次のステップＳ２６では、ステップＳ２５
の検出結果に基づいてビーム径Ｌｙの最小値を与える励
磁電流Ｉｒ0ｙを検出する（図９（ｄ）参照）。図９
（ａ），（ｄ）から明らかなように、励磁電流（Ｉｒ0
ｙ，θｙ）の位置ではビーム径Ｌｙ＝０で試料４上のビ
ーム形状は励磁電流（Ｉｒ0ｘ，θｘ）のときとは９０
゜回転した焦線となる。このときの非点収差ベクトル
（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（−ｚ，０）である。

【００５４】続くステップＳ２７では、ステップＳ２
４，２６で検出した一対の励磁電流（Ｉｒ0ｘ，θ
ｘ），（Ｉｒ0ｙ，θｙ）の中点の座標（Ｉｒ，θ）を
下式により求め、その値にＸ軸補正器６Ｘ、Ｙ軸補正器
６Ｙの励磁電流を設定する。

【数８】

【００５５】図９（ａ）から明らかなように、励磁電流
（Ｉｒ0ｘ，θｘ），（Ｉｒ0ｙ，θｙ）の中点では非点
収差ベクトル（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（０，０）であり、非点
収差が完全に補正される。

【００５６】非点収差の補正後は、ステップＳ２８にて
下式により焦線を与える励磁電流（Ｉｒ0ｘ，θｘ），
（Ｉｒ0ｙ，θｙ）の距離２ｚを求め（図９（ａ）参
照）、その値から試料４に対する電子ビームの焦点ずれ
量を算出する。

【数９】

【００５７】焦点ずれ量を算出した後は、ステップＳ２
９にて焦点ずれ量を焦点調整回路１７に出力し、電子ビ
ームが試料４上で焦点を結ぶように対物レンズ２の焦点
調整を行なう。この後処理を終了する。

【００５８】以上の実施例では、ＣＰＵ１１が行なう各
種の処理のうち、図１０のステップＳ２１，ステップＳ
２３およびステップＳ２５がビーム径検出手段を、ステ
ップＳ２２，ステップＳ２４およびステップＳ２６が補
正値検出手段を、ステップＳ２７が補正値設定手段を、
ステップＳ２８が焦点ずれ量検出手段を構成する。

【００５９】以上説明した第１〜第３実施例では、試料
４を走査したときの二次電子の波形からビーム径Ｌｘ，
Ｌｙを求めたが、反射電子の波形を用いてもよい。図１
２に示した方法で求めてもよい。また、現実の観察対象
の試料を用いてもビーム径Ｌｘ，Ｌｙの検出は可能であ
る。例えば図１１（ａ）に示す試料２０を観察する場
合、互いにほぼ直交する方向に延びるエッジＥｘ，Ｅｙ
を抽出し、これらのエッジＥｘ，Ｅｙと直交する方向に
電子ビームを走査して図１１（ｂ），（ｃ）に示すよう
に二次電子や反射電子の電流波形を検出すればよい。こ
の場合、ビーム径Ｌｘ＝０となる励磁電流の検出時には
エッジＥｘのみを走査し、ビーム径Ｌｙ＝０となる励磁
電流の検出時にはエッジＥｘのみを走査するので、エッ
ジＥｘ，Ｅｙの形状や材質が同一でなくても何等問題は
ない。

【００６０】また、以上の実施例ではＣＰＵ１１で焦点
調整を行なったが、焦点ずれ量をＣＲＴ１０等で表示
し、その値をオペレータが読み取って手動で対物レンズ
２の焦点を調整してもよい。本発明は走査型電子顕微鏡
に限らず、例えば半導体のパターン形成に用いる電子線
描画装置等、荷電粒子線を照射する各種の装置に適用で
きる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では光軸と
直交する特定の平面上でビーム形状が焦線となる一対の
補正値を検出するので、これらの一対の補正値の平均値
に非点収差補正器の補正値を設定することで、精度良く
非点収差を補正できる。また一対の補正値のずれ量から
焦点ずれ量を検出できるので、焦点調整のためのみにビ
ームの走査やビーム径の検出等を行なう必要がなくな
り、短時間で高精度に焦点調整を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる走査型電子顕微鏡
の概略構成を示す図。

【図２】ビーム径の検出原理を説明する図で、（ａ）は
試料の平面図、（ｂ）はＸ軸方向に電子ビームを走査し
たときの二次電子の電流値の波形を示す図、（ｃ）はＹ
軸方向に電子ビームを走査したときの二次電子の電流値
の波形を示す図。

【図３】第１実施例のＣＰＵ１１による非点収差の補正
手順を示すフローチャート。

【図４】第１実施例における非点収差の補正動作を非点
収差補正レンズの空間および非点収差の空間上で示す
図。

【図５】第１実施例でのビーム径の変化を示す等高線
図。

【図６】第２実施例における非点収差の補正動作を非点
収差補正レンズの空間および非点収差の空間上で示す
図。

【図７】第２実施例のＣＰＵ１１による非点収差の補正
手順を示すフローチャート。

【図８】第２実施例でのビーム径の変化を示す等高線
図。

【図９】第３実施例における非点収差の補正動作を非点
収差補正レンズの空間および非点収差の空間上で示す
図。

【図１０】第３実施例のＣＰＵ１１による非点収差の補
正手順を示すフローチャート。

【図１１】観察対象の試料を用いたビーム径の検出を説
明する図で、（ａ）は試料の平面図、（ｂ）はＸ軸方向
に電子ビームを走査したときの二次電子の電流値の波形
を示す図、（ｃ）はＹ軸方向に電子ビームを走査したと
きの二次電子の電流値の波形を示す図。

【図１２】ナイフエッジを備えるアパーチャーを利用し
たビーム径の検出を説明する図で、（ａ）はアパーチャ
ーの平面図、（ｂ）はＸ軸方向に電子ビームを走査した
ときにアパーチャーを通過した電子線の電流値の波形を
示す図、（ｃ）はＹ軸方向に電子ビームを走査したとき
にアパーチャーを通過した電子線の電流値の波形を示す
図、（ｄ）はビーム形状とビーム径との関係を示す図。

【図１３】従来の焦点調整手順を説明するための図。

【図１４】従来の非点収差の補正動作を非点収差補正レ
ンズの空間および非点収差の空間上で示す図。

【図１５】電磁非点収差補正器のコイルの配置を示す
図。

【図１６】光軸方向の位置に応じた非点収差ベクトルの
変化を示す図。

【図１７】非点収差ベクトルとその座標系Ｓｘ−Ｓｙと
を示す図。

【図１８】従来の焦点調整時の問題点を図１３に対応さ
せて示す図。

【図１９】従来の非点収差の補正時の問題点を図１４に
対応させて示す図。

【符号の説明】１電子銃２対物レンズ３試料ホルダ４，２０試料５走査コイル６非点収差補正器６ＸＸ軸補正器６ＹＹ軸補正器７検出器９フレームメモリ１１ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子線の非点収差を補正する非点収
差補正器を備えた荷電粒子線の照射装置において、前記非点収差補正器に与える補正値を二次元に変化させ
つつ、荷電粒子線の光軸とほぼ直交する平面上で互いに
ほぼ直交する第１の方向および第２の方向のビーム径に
対応する値を検出するビーム径検出手段と、検出された第１の方向および第２の方向のビーム径に対
応する値に基づいて、前記平面上で前記荷電粒子線が前
記第１および第２の方向の焦線となる前記非点収差補正
器の一対の二次元の補正値を検出する補正値検出手段
と、を具備することを特徴とする荷電粒子線の照射装
置。
【請求項２】前記非点収差補正器に与える二次元の補
正値を、前記焦線となる一対の二次元の補正値の平均値
に設定する補正値設定手段を備えることを特徴とする請
求項１記載の荷電粒子線の照射装置。
【請求項３】前記焦点となる一対の二次元の補正値の
ずれ量に基づいて、照射対象に対する荷電粒子線の焦点
のずれ量を検出する焦点ずれ量検出手段を備えることを
特徴とする請求項１または２記載の荷電粒子線の照射装
置。
【請求項４】荷電粒子線の非点収差補正器に与える補
正値を二次元に変化させつつ荷電粒子線の光軸とほぼ直
交する平面上で互いにほぼ直交する第１の方向および第
２の方向のビーム径に対応する値を検出し、検出された第１の方向および第２の方向のビーム径に対
応する値に基づいて、前記特定の平面上で前記荷電粒子
線が前記第１および第２の方向の焦線となる前記非点収
差補正器の一対の二次元の補正値を検出し、前記非点収差補正器に与える二次元の補正値を、検出さ
れた前記焦線となる一対の二次元の補正値の平均値に設
定する荷電粒子線の照射状態の補正方法。
【請求項５】前記焦点となる一対の二次元の補正値の
ずれ量に基づいて照射対象に対する荷電粒子線の焦点の
ずれ量を検出し、検出されたずれ量に基づいて焦点調整
を行なうことを特徴とする請求項４記載の荷電粒子線の
照射状態の補正方法。