JPH10289680A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH10289680A JPH10289680A JP9095569A JP9556997A JPH10289680A JP H10289680 A JPH10289680 A JP H10289680A JP 9095569 A JP9095569 A JP 9095569A JP 9556997 A JP9556997 A JP 9556997A JP H10289680 A JPH10289680 A JP H10289680A
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- Japan
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- modulation amplitude
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- electron beam
- electron microscope
- Prior art date
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- Pending
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】一次電子線の軸ずれを補正するために、対物レ
ンズ励磁電流の変調制御を行う場合、変調振幅が大きす
ぎると、アライメント時にフォーカスの変動が大きすぎ
て像の動きを検出するのが困難になり、逆に、変調振幅
が小さすぎると、像の動きが小さすぎて軸のずれを検出
するのが困難になる。 【解決手段】対物レンズ励磁電流の変調振幅制御を、像
倍率Ｍ，フォーカス電流Ｉobj ，加速電圧Ｖacc に連動
して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関する
変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め定め
た関数の積で表すようにした。
ンズ励磁電流の変調制御を行う場合、変調振幅が大きす
ぎると、アライメント時にフォーカスの変動が大きすぎ
て像の動きを検出するのが困難になり、逆に、変調振幅
が小さすぎると、像の動きが小さすぎて軸のずれを検出
するのが困難になる。 【解決手段】対物レンズ励磁電流の変調振幅制御を、像
倍率Ｍ，フォーカス電流Ｉobj ，加速電圧Ｖacc に連動
して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関する
変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め定め
た関数の積で表すようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査電子顕微鏡に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に走査電子顕微鏡では、一次電子線
が対物レンズの中心軸からずれた軌道を通過すると、対
物レンズ励磁電流を変化させた時に、観察像がある特定
の方向に動く現象が見られる。従来より、この現象を利
用して、一次電子線を対物レンズの中心軸を通過させる
べく、アライメントするときに対物レンズ励磁電流を一
定周期で変調し、このときの像の動きで軸のずれを検出
していた。したがって、対物レンズに対する一次電子線
のアライメントは、対物レンズ励磁電流を変調したとき
に、像の動きを止めるようにして行っていた。また、従
来は、アライメントを行うときの対物レンズ励磁電流の
変調振幅を、図５に示すように像倍率を一定範囲ごとに
区分けし、各倍率範囲区分ごとに変調振幅を切り換えて
制御していた。
が対物レンズの中心軸からずれた軌道を通過すると、対
物レンズ励磁電流を変化させた時に、観察像がある特定
の方向に動く現象が見られる。従来より、この現象を利
用して、一次電子線を対物レンズの中心軸を通過させる
べく、アライメントするときに対物レンズ励磁電流を一
定周期で変調し、このときの像の動きで軸のずれを検出
していた。したがって、対物レンズに対する一次電子線
のアライメントは、対物レンズ励磁電流を変調したとき
に、像の動きを止めるようにして行っていた。また、従
来は、アライメントを行うときの対物レンズ励磁電流の
変調振幅を、図５に示すように像倍率を一定範囲ごとに
区分けし、各倍率範囲区分ごとに変調振幅を切り換えて
制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、対物レンズ励
磁電流の変調制御を行う場合、変調振幅が大きすぎる
と、アライメント時にフォーカスの変動が大きすぎて像
の動きを検出するのが困難になり、逆に、変調振幅が小
さすぎると、像の動きが小さすぎて軸のずれを検出する
のが困難になる。したがって、アライメントするときの
観察条件における最適な振幅で対物レンズ励磁電流の変
調を行うことが、アライメントの精度を向上させる上で
重要である。一般に対物レンズ励磁電流の変調振幅に対
する像のぼけ具合は、倍率とフォーカス位置（試料と対
物レンズ間の距離；ＷＤ）によって異なるため、図５の
ように、倍率の一定範囲で、振幅が一定となるような制
御を行った場合、倍率範囲の上限、または下限で振幅が
不適正になる。また、従来のように、フォーカス位置Ｗ
Ｄに対して振幅が一定となるような制御を行った場合、
例えば、ＷＤが短いときに適正な振幅でもＷＤが長くな
ると振幅不適正になる。
磁電流の変調制御を行う場合、変調振幅が大きすぎる
と、アライメント時にフォーカスの変動が大きすぎて像
の動きを検出するのが困難になり、逆に、変調振幅が小
さすぎると、像の動きが小さすぎて軸のずれを検出する
のが困難になる。したがって、アライメントするときの
観察条件における最適な振幅で対物レンズ励磁電流の変
調を行うことが、アライメントの精度を向上させる上で
重要である。一般に対物レンズ励磁電流の変調振幅に対
する像のぼけ具合は、倍率とフォーカス位置（試料と対
物レンズ間の距離；ＷＤ）によって異なるため、図５の
ように、倍率の一定範囲で、振幅が一定となるような制
御を行った場合、倍率範囲の上限、または下限で振幅が
不適正になる。また、従来のように、フォーカス位置Ｗ
Ｄに対して振幅が一定となるような制御を行った場合、
例えば、ＷＤが短いときに適正な振幅でもＷＤが長くな
ると振幅不適正になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、対物レンズ励磁電流の変調振幅制御を、像倍率
Ｍ，フォーカス電流Ｉobj，加速電圧Ｖaccの各々に連動
して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関する
変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め定め
た関数の積で表すようにした。
ために、対物レンズ励磁電流の変調振幅制御を、像倍率
Ｍ，フォーカス電流Ｉobj，加速電圧Ｖaccの各々に連動
して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関する
変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め定め
た関数の積で表すようにした。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施例について詳細に説明する。図１は本発明の一実施
例の断面図である。陰極１と第一陽極２に印加される電
圧Ｖ1 により陰極１から放出された一次電子線３は、第
二陽極４に印加される電圧Ｖacc に加速されて後段のレ
ンズ系に進行する。この一次電子線３は、レンズ制御電
源５で制御された集束レンズ６でいったん集束され、対
物レンズ絞り７でビームの照射角を制限されて、対物レ
ンズ８により試料９に細く絞られ、二段の偏向コイル１
０および１１で試料９上を二次元的に走査される。試料
９の一次電子線照射点から発生した二次電子１２は対物
レンズ８の磁場に巻き上げられて二次電子検出器１３に
検出される。この検出された二次電子１２が電気的に変
換されて、ＣＲＴ１４上に二次電子像として表示され
る。レンズ制御電源５，偏向コイル制御電源１６，アラ
イメントコイル制御電源はそれぞれＣＰＵ１８に接続さ
れ制御されている。
実施例について詳細に説明する。図１は本発明の一実施
例の断面図である。陰極１と第一陽極２に印加される電
圧Ｖ1 により陰極１から放出された一次電子線３は、第
二陽極４に印加される電圧Ｖacc に加速されて後段のレ
ンズ系に進行する。この一次電子線３は、レンズ制御電
源５で制御された集束レンズ６でいったん集束され、対
物レンズ絞り７でビームの照射角を制限されて、対物レ
ンズ８により試料９に細く絞られ、二段の偏向コイル１
０および１１で試料９上を二次元的に走査される。試料
９の一次電子線照射点から発生した二次電子１２は対物
レンズ８の磁場に巻き上げられて二次電子検出器１３に
検出される。この検出された二次電子１２が電気的に変
換されて、ＣＲＴ１４上に二次電子像として表示され
る。レンズ制御電源５，偏向コイル制御電源１６，アラ
イメントコイル制御電源はそれぞれＣＰＵ１８に接続さ
れ制御されている。
【０００６】また、対物レンズ絞り７を通過した一次電
子線３が、対物レンズ８の中心を通過するように、アラ
イメントコイル１５の偏向角が調整される。走査電子顕
微鏡における通常の操作で実行される対物レンズに対す
る軸合わせの手順は次の通りである。
子線３が、対物レンズ８の中心を通過するように、アラ
イメントコイル１５の偏向角が調整される。走査電子顕
微鏡における通常の操作で実行される対物レンズに対す
る軸合わせの手順は次の通りである。
【０００７】：軸合わせを行うＷＤで概ねフォーカス
の調整を行う。このときには、1000倍以下の比較的低い
倍率で像を表示させておく。
の調整を行う。このときには、1000倍以下の比較的低い
倍率で像を表示させておく。
【０００８】：対物レンズの電流をで調整したフォ
ーカス電流を中心値として変調させ、このときの像の動
きで、一次電子線の対物レンズに対する軸ずれを判断す
る。観察倍率が低いときには、軸ずれに起因する像の動
きも小さくなるため、このときの対物レンズの変調振幅
はある程度大きい方が望ましい。一般に、観察倍率が低
いと走査電子顕微鏡の焦点深度が深くなるため、対物レ
ンズ電流の変調振幅を比較的大きく設定しても、対物レ
ンズ電流の変調による像のぼけはあまり大きくならな
い。
ーカス電流を中心値として変調させ、このときの像の動
きで、一次電子線の対物レンズに対する軸ずれを判断す
る。観察倍率が低いときには、軸ずれに起因する像の動
きも小さくなるため、このときの対物レンズの変調振幅
はある程度大きい方が望ましい。一般に、観察倍率が低
いと走査電子顕微鏡の焦点深度が深くなるため、対物レ
ンズ電流の変調振幅を比較的大きく設定しても、対物レ
ンズ電流の変調による像のぼけはあまり大きくならな
い。
【０００９】：走査電子顕微鏡のオペレータは、の
状態（対物レンズ電流が変調されている状態）で像の動
きが無くなるようにアライメントコイル１５の偏向量
（Ｘ，Ｙ）を調整する。
状態（対物レンズ電流が変調されている状態）で像の動
きが無くなるようにアライメントコイル１５の偏向量
（Ｘ，Ｙ）を調整する。
【００１０】：の調整である程度、像の動きが無く
なってくると、倍率を徐々に上げていき、同様の調整を
繰り返していき、必要な倍率で像の動きが無くなるとア
ライメントを完了する。観察倍率を上げてアライメント
を行う理由は、観察倍率を高くすると、軸のずれによる
像の動きも拡大されるために、この条件で像の動きを止
めれば、より高精度にアライメントがなされるからであ
る。
なってくると、倍率を徐々に上げていき、同様の調整を
繰り返していき、必要な倍率で像の動きが無くなるとア
ライメントを完了する。観察倍率を上げてアライメント
を行う理由は、観察倍率を高くすると、軸のずれによる
像の動きも拡大されるために、この条件で像の動きを止
めれば、より高精度にアライメントがなされるからであ
る。
【００１１】さて、一般に、観察倍率が高くなると走査
電子顕微鏡の焦点深度は浅くなるため、対物レンズ電流
のわずかな変動でも像が大きくぼけるようになる。した
がって、観察倍率を上げるにつれて対物レンズ電流の変
調振幅を小さくしないと、軸のずれに起因する像の動き
を検出するのが困難になる。図２にフォーカス位置ｚ
（ＷＤ）を一定として、観察倍率Ｍと軸のずれを検出す
るのに適した対物レンズ電流の変調振幅の例を示す。こ
の特性は実験により求められる。図２は、対数−対数グ
ラフとして概ね直線で表されるため、対物レンズの適切
な変調振幅が観察倍率を底とする指数関数：Ｆ2＝Ｍb
で表現できることが分かる。
電子顕微鏡の焦点深度は浅くなるため、対物レンズ電流
のわずかな変動でも像が大きくぼけるようになる。した
がって、観察倍率を上げるにつれて対物レンズ電流の変
調振幅を小さくしないと、軸のずれに起因する像の動き
を検出するのが困難になる。図２にフォーカス位置ｚ
（ＷＤ）を一定として、観察倍率Ｍと軸のずれを検出す
るのに適した対物レンズ電流の変調振幅の例を示す。こ
の特性は実験により求められる。図２は、対数−対数グ
ラフとして概ね直線で表されるため、対物レンズの適切
な変調振幅が観察倍率を底とする指数関数：Ｆ2＝Ｍb
で表現できることが分かる。
【００１２】図３は、観察倍率を一定にして、フォーカ
ス位置ｚを種々変えて、対物レンズ電流の適切な変調振
幅を実験により求めたグラフである。一般に、ｚが小さ
くなる（ＷＤが短くなる）と、対物レンズ電流の変化に
対するフォーカス条件の変化が鈍くなるため、ｚが短く
なるほど大きな変調振幅が必要になる。図３の特性はこ
の性質を表している。図３は、図２と同じく対数−対数
グラフとして表しており、このグラフ上でほぼ直線で特
性が表されている。よって、フォーカス位置ｚに対する
適切な対物レンズ電流の変調振幅は、ｚの値を底とする
指数関数：Ｆ1＝ｚa で記述されることが分かる。
ス位置ｚを種々変えて、対物レンズ電流の適切な変調振
幅を実験により求めたグラフである。一般に、ｚが小さ
くなる（ＷＤが短くなる）と、対物レンズ電流の変化に
対するフォーカス条件の変化が鈍くなるため、ｚが短く
なるほど大きな変調振幅が必要になる。図３の特性はこ
の性質を表している。図３は、図２と同じく対数−対数
グラフとして表しており、このグラフ上でほぼ直線で特
性が表されている。よって、フォーカス位置ｚに対する
適切な対物レンズ電流の変調振幅は、ｚの値を底とする
指数関数：Ｆ1＝ｚa で記述されることが分かる。
【００１３】観察倍率とフォーカス位置を各々変えなが
ら、適切な対物レンズの変調振幅を調べた結果、対物レ
ンズ電流の変調振幅を上記Ｆ1 とＦ2 の積で記述できる
ことを見いだした。
ら、適切な対物レンズの変調振幅を調べた結果、対物レ
ンズ電流の変調振幅を上記Ｆ1 とＦ2 の積で記述できる
ことを見いだした。
【００１４】また、対物レンズのフォーカス特性は対物
レンズ電流Ｉobj を加速電圧の平方根√Ｖaccで割った
値で記述できるため、フォーカス位置ｚはＩobj／√Ｖ
acc の値から計算することができる。また、加速電圧Ｖ
acc の変更に対して、同一のフォーカス変化をもたらす
には、周知の如く、対物レンズ電流の変調振幅ΔＩobj
を√Ｖacc に比例して制御すればよい。
レンズ電流Ｉobj を加速電圧の平方根√Ｖaccで割った
値で記述できるため、フォーカス位置ｚはＩobj／√Ｖ
acc の値から計算することができる。また、加速電圧Ｖ
acc の変更に対して、同一のフォーカス変化をもたらす
には、周知の如く、対物レンズ電流の変調振幅ΔＩobj
を√Ｖacc に比例して制御すればよい。
【００１５】図４に、上記の説明に基づき、対物レンズ
電流の変調振幅を制御するときのフローチャートを示
す。図４のフローチャートに示す流れで、対物レンズ電
流の変調振幅を制御することにより、任意の操作条件に
おいて、対物レンズ電流の適切な変調振幅で高精度な軸
合わせが可能になる。
電流の変調振幅を制御するときのフローチャートを示
す。図４のフローチャートに示す流れで、対物レンズ電
流の変調振幅を制御することにより、任意の操作条件に
おいて、対物レンズ電流の適切な変調振幅で高精度な軸
合わせが可能になる。
【００１６】
【発明の効果】アライメント時の対物レンズ励磁電流の
変調振幅制御を、像倍率，フォーカス電流，加速電圧に
連動して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関
する変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め
定めた関数の積で表すようにしたことによって、より高
精度な軸合わせが可能になった。
変調振幅制御を、像倍率，フォーカス電流，加速電圧に
連動して行うようにし、かつ、これらのパラメータに関
する変調振幅の制御を、各々のパラメータに対して予め
定めた関数の積で表すようにしたことによって、より高
精度な軸合わせが可能になった。
【図１】概略断面図。
【図２】像倍率と像倍率に依存する変調振幅補正係数と
の関係の特性図。
の関係の特性図。
【図３】フォーカス位置とフォーカス位置に依存する変
調振幅補正係数との関係の特性図。
調振幅補正係数との関係の特性図。
【図４】変調振幅制御のフローチャート。
【図５】像倍率による従来の変調振幅制御のフローチャ
ート。
ート。
１…陰極、２…第一陽極、３…一次電子線、４…第二陽
極、５…レンズ制御電源、６…集束レンズ、７…対物レ
ンズ絞り、８…対物レンズ、９…試料、１０，１１…偏
向コイル、１２…二次電子、１３…二次電子検出器、１
４…ＣＲＴ、１５…アライメントコイル、１６…偏向コ
イル制御電源、１７…アライメントコイル制御電源、１
８…ＣＰＵ。
極、５…レンズ制御電源、６…集束レンズ、７…対物レ
ンズ絞り、８…対物レンズ、９…試料、１０，１１…偏
向コイル、１２…二次電子、１３…二次電子検出器、１
４…ＣＲＴ、１５…アライメントコイル、１６…偏向コ
イル制御電源、１７…アライメントコイル制御電源、１
８…ＣＰＵ。
Claims (3)
- 【請求項１】電子源より放出される一次電子線を細く絞
り、前記一次電子線を試料上で二次元走査し、前記試料
から発生する二次電子を検出器で捕らえ二次電子像を表
示する走査電子顕微鏡において、一次電子線を試料に集
束させるための対物レンズに対して一次電子線の軸合せ
を行うために、対物レンズの励磁電流をフォーカス値を
中心として変調させる手段を設け、前記対物レンズ励磁
電流の変調振幅を前記対物レンズ励磁電流のフォーカス
値と観察倍率と加速電圧に連動して制御することを特徴
とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】請求項１において、対物レンズ電流の前記
変調振幅（ΔＩobj ）は、前記フォーカス値に対応した
関数Ｆ1（Ｉobj／√(Ｖacc))と観察倍率（Ｍ）に対応し
た関数Ｆ2（Ｍ）と加速電圧（Ｖacc）に対応した関数Ｆ
3（Ｖacc）の積： 【数１】 に比例するように制御することを特徴とする走査電子顕
微鏡。 - 【請求項３】請求項２において、前記対物レンズ電流値
Ｉobj から一次電子線のフォーカス位置ｚを計算する手
段を設け、前記関数Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3 を 【数２】 で計算する走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095569A JPH10289680A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095569A JPH10289680A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289680A true JPH10289680A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14141233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9095569A Pending JPH10289680A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10289680A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010218912A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
-
1997
- 1997-04-14 JP JP9095569A patent/JPH10289680A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010218912A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
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