JPH11238483A - Charged particle beam device - Google Patents

Charged particle beam device

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Publication number
JPH11238483A
JPH11238483A JP35226898A JP35226898A JPH11238483A JP H11238483 A JPH11238483 A JP H11238483A JP 35226898 A JP35226898 A JP 35226898A JP 35226898 A JP35226898 A JP 35226898A JP H11238483 A JPH11238483 A JP H11238483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
temperature
objective lens
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP35226898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Obara
篤 小原
Takashi Takami
尚 高見
Tadashi Otaka
正 大高
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP35226898A priority Critical patent/JPH11238483A/en
Publication of JPH11238483A publication Critical patent/JPH11238483A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize the effect of a temp. change in a magnetic field type lens upon a specimen observed. SOLUTION: A charged particle beam device is equipped with a magnetic field type lens cooling means 19 to remove Joule's heat generated by the energizing current flowing in a magnetic field type lens 5 and a heat emission amount detecting means 16 to detect the heat emission amount of Joule's heat from the energizing current of the lens 5, and the lens 5 is cooled in accordance with the result from detection, and the lens temp. is kept at room temp. at all times. This enables keeping constant the lens temp. at all times irrespective of the level of the energizing current of the magnetic field type lens 5, as one sort of the charged particle beam optical lens, and allows minimizing the effect of the temp. change in the lens upon the specimen to be observed. It is also possible to prevent the objective lens from dew condensation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料に荷電粒子線
を照射して試料の検査,分析,加工,観察などを行う荷
電粒子線装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam apparatus for irradiating a sample with a charged particle beam to inspect, analyze, process, and observe the sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線やイオン線などの荷電粒子線を試
料に照射して試料の検査,分析,加工,像観察などを行
うために、荷電粒子線装置が利用される。荷電粒子線装
置には、半導体装置製造工程においてフォトマスクやウ
ェーハへのパターン形成に使用される電子線露光装置,
ウェーハ上に形成されたパターン等の外観検査等に使用
される走査型電子顕微鏡,試料内部の構造分析に使用さ
れる透過型電子顕微鏡,試料の微細加工を行う荷電粒子
加工装置などがある。
2. Description of the Related Art A charged particle beam apparatus is used for irradiating a sample with a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam to inspect, analyze, process, and observe an image of the sample. Charged particle beam devices include electron beam exposure devices used to form patterns on photomasks and wafers in the semiconductor device manufacturing process,
There are a scanning electron microscope used for inspecting the appearance of a pattern formed on a wafer and the like, a transmission electron microscope used for analyzing the inside of a sample, and a charged particle processing apparatus for performing fine processing of the sample.

【0003】これらの荷電粒子線装置には、電子銃から
放出された電子線やイオン線源から放出されたイオン線
等の荷電粒子線を試料に焦点合わせして照射したり、試
料を透過した荷電粒子線像を結像させたりするために荷
電粒子線光学レンズの一種である磁界型レンズが備えら
れている。これらの磁界型レンズの励磁電流は、荷電粒
子線加速電圧の変更や像観察倍率の変更など、観察条件
の変更に合わせて増減される。また、操作者はある試料
の観察を終了すると、次に観察する試料を装置から一定
の距離だけ離れた位置にあるカセットから搬入する。そ
の時、試料は部屋の大気中に放出されていることが多い
ので、試料温度の初期値は室温となっていることが多
い。従って、試料の温度と磁界型レンズの温度とは必ず
しも一致しないことが多い。
In these charged particle beam apparatuses, charged particles such as an electron beam emitted from an electron gun and an ion beam emitted from an ion beam source are focused on a sample and irradiated, or transmitted through the sample. In order to form a charged particle beam image, a magnetic field type lens which is a kind of a charged particle beam optical lens is provided. The exciting current of these magnetic lenses is increased or decreased in accordance with a change in observation conditions such as a change in charged particle beam acceleration voltage or a change in image observation magnification. When the operator finishes observing a certain sample, the operator carries in the next sample to be observed from a cassette located at a predetermined distance from the apparatus. At that time, since the sample is often released into the atmosphere of the room, the initial value of the sample temperature is often room temperature. Therefore, the temperature of the sample and the temperature of the magnetic lens often do not always match.

【0004】従来の荷電粒子線装置、例えば電子顕微鏡
では、磁界型レンズに大きい励磁電流を必要とされる場
合にのみ、磁界型レンズに熱的に接触させた水流管に、
一定温度に冷却された冷却水を循環させて、磁界型レン
ズの発生するジュール熱を除去する方法を取っていた。
従って、磁界型レンズ温度は、一定の使用条件下で冷却
水温度からある範囲以内となるよう設計されていた。し
かし、実際には磁界型レンズの励磁電流を常に一定とし
て使用することは無い。
In a conventional charged particle beam apparatus, for example, an electron microscope, only when a large exciting current is required for a magnetic field type lens, a water flow tube which is in thermal contact with the magnetic field type lens,
The cooling water cooled to a constant temperature is circulated to remove Joule heat generated by the magnetic lens.
Therefore, the temperature of the magnetic lens is designed to be within a certain range from the temperature of the cooling water under a certain use condition. However, in practice, the excitation current of the magnetic field type lens is not always used constant.

【0005】一方、例えば走査型電子顕微鏡には、磁界
型レンズ励磁電流量の変化にかかわらず、パターン像を
所望の安定した観察状態に保ち続けることが要求され
る。特に自動で外観検査等を行い、パターンを自動で呼
び出すために、試料ステージ上でパターンの位置精度が
高いことが要求される。さらに、高い処理能力を必要と
し、高稼働率を要求される。
On the other hand, for example, a scanning electron microscope is required to keep a pattern image in a desired and stable observation state regardless of a change in a magnetic field type lens excitation current amount. In particular, in order to automatically perform a visual inspection or the like and automatically call out a pattern, it is required that the pattern has high positional accuracy on the sample stage. Furthermore, it requires a high processing capacity and a high operation rate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、走
査型電子顕微鏡で観察する試料像は試料の物性と一次電
子の相互作用により影響を受ける。すなわち、一次電子
の入射エネルギーと試料材質の持つ固有の物性に左右さ
れる二次電子又は反射電子の検出量を明るさで表す像観
察用表示器上の輝点の集まりを試料像としている。従っ
て、試料とその観察条件は常に一定ではなく、一次電子
の加速エネルギーは観察試料により観察者が変更する。
一次電子の加速エネルギーを高く又は低くすると、一次
電子ビーム焦点位置を試料上に合焦するためには、荷電
粒子光学レンズの一種である磁界型レンズに流す励磁電
流を大きく又は小さくする必要がある。磁界型レンズ励
磁電流を大きく又は小さくすると、その発生するジュー
ル熱も大きく又は小さくなる。
By the way, for example, a sample image observed with a scanning electron microscope is affected by physical properties of the sample and interaction of primary electrons. In other words, a collection of bright spots on the image observation display, which represents the detected amount of secondary electrons or reflected electrons depending on the incident energy of the primary electrons and the intrinsic physical properties of the sample material, is used as the sample image. Therefore, the sample and its observation conditions are not always constant, and the observer changes the acceleration energy of the primary electrons depending on the observation sample.
If the acceleration energy of primary electrons is increased or decreased, the excitation current flowing through a magnetic field type lens, which is a kind of charged particle optical lens, needs to be increased or decreased in order to focus the primary electron beam focal position on the sample. . When the magnetic field type lens exciting current is increased or decreased, the generated Joule heat increases or decreases.

【0007】また、観察する試料高さ(電子光学軸方向
の位置を「高さ」と呼ぶ)は個別の試料により異なるの
で、焦点位置は観察試料の変更により合わせ直す必要が
ある。その時、上記と同様に磁界型レンズ励磁電流を大
きく又は小さく変更する必要があり、そのとき磁界型レ
ンズから発生するジュール熱は大きく又は小さく変動す
る。これは、観察する試料がウェーハ上のパターンの場
合、ウェーハの反りでウェーハ表面高さがウェーハ内の
場所により異なることで、観察するパターンを変更する
毎に焦点位置が異なってくるためである。
Further, since the height of the sample to be observed (the position in the direction of the electron optical axis is referred to as "height") differs depending on the individual sample, it is necessary to adjust the focal position by changing the observation sample. At that time, it is necessary to increase or decrease the magnetic field type lens exciting current similarly to the above, and at that time, the Joule heat generated from the magnetic type lens fluctuates greatly or smallly. This is because, when the sample to be observed is a pattern on the wafer, the wafer surface height varies depending on the location in the wafer due to the warpage of the wafer, so that the focal position changes every time the pattern to be observed is changed.

【0008】以上のように、一次電子加速エネルギーの
変更又は試料高さの変更が発生すると、磁界型レンズ励
磁電流を変更する必要があり、その時、発生するジュー
ル熱も変化する。しかし、従来の電子顕微鏡では、磁界
型レンズを冷却する冷却水は一定温度に制御されている
ので、これらのジュール熱発生量の変化を補正する手段
を持たない。
As described above, when a change in the primary electron acceleration energy or a change in the sample height occurs, it is necessary to change the magnetic field type lens excitation current, and the Joule heat generated at that time also changes. However, in the conventional electron microscope, since the cooling water for cooling the magnetic lens is controlled to a constant temperature, there is no means for correcting the change in the amount of Joule heat generated.

【0009】冷却水により磁界型レンズから吸収される
熱量q,磁界型レンズ温度T,冷却水温度TW の間の関
係式を下記(数1)に示す。式中、kは冷却能力を表
し、温度差と磁界型レンズからの吸熱量の係数である。
ここでは、説明を簡単にするために、単純な比例関係と
仮定した。
[0009] indicates the amount of heat q absorbed from magnetic lens by the cooling water, the magnetic field type lens temperature T, the relationship between the coolant temperature T W by the following equation (1). In the equation, k represents the cooling capacity, and is a coefficient of the temperature difference and the amount of heat absorbed from the magnetic lens.
Here, for simplicity, a simple proportional relationship is assumed.

【0010】[0010]

【数1】 q=k(T−TW) …(数1) 磁界型レンズで発生する熱量が大きくなれば、係数k又
は磁界型レンズと冷却水の温度差(T−TW)を大きくす
る必要がある。しかし、kは冷却装置と固定された使用
条件(冷却水流速等)により常に一定の値を取るので、
(T−TW)を大きくする必要がある。ここで冷却水温度
W を一定に制御しているので、(T−TW)を大きくす
るためには、磁界型レンズ温度Tが大きくなる必要があ
る。従って、従来の電子顕微鏡では、磁界型レンズの励
磁電流を強く又は弱くすることで、磁界型レンズ温度が
高く又は低くなっていた。
Q = k (T−T W ) (Equation 1) If the amount of heat generated by the magnetic lens increases, the coefficient k or the temperature difference (T−T W ) between the magnetic lens and the cooling water increases. There is a need to. However, since k always takes a constant value depending on the cooling device and the fixed use conditions (cooling water flow rate, etc.),
(T−T W ) needs to be increased. Here, since the cooling water temperature T W is controlled to be constant, it is necessary to increase the magnetic lens temperature T in order to increase (T−T W ). Therefore, in the conventional electron microscope, the magnetic field lens temperature is increased or decreased by increasing or decreasing the excitation current of the magnetic field lens.

【0011】このように、使用条件の変更により磁界型
レンズ励磁電流が大きく又は小さくなり、磁界型レンズ
温度が高く又は低くなると、図1に示すような磁界型レ
ンズが試料と対向しているような電子顕微鏡、例えば走
査型電子顕微鏡では、試料が磁界型レンズ温度の影響を
受ける。
As described above, when the magnetic field type lens exciting current becomes large or small due to the change of the use condition and the magnetic field type lens temperature becomes high or low, the magnetic field type lens as shown in FIG. In a simple electron microscope, for example, a scanning electron microscope, the sample is affected by the magnetic lens temperature.

【0012】すなわち、磁界型レンズ温度が高くなる
と、磁界型レンズから試料へ輻射熱等により熱伝達が起
こり、試料温度を上昇させる。試料がウェーハ上のパタ
ーンの場合、この熱によりウェーハに熱膨張を生じ、観
察中に被検パターンが視野内で移動するシフト現象を起
こす。逆に磁界型レンズ温度が低くなると、試料から磁
界型レンズに熱伝達が起こってウェーハの温度が低下す
る。温度が低下するとウェーハは収縮し、同様に観察中
の被検パターンが視野内で移動してしまう。ウェーハの
観察初期の温度と磁界型レンズ温度の温度差が大きい
程、このシフト量は大きくなる。観察前、ウェーハは大
気中の室温で保存されていることが多いので、磁界型レ
ンズ温度が室温と一致する時、ウェーハ上パターンのシ
フト量は最小となる。
That is, when the temperature of the magnetic lens increases, heat is transferred from the magnetic lens to the sample by radiant heat or the like, and the temperature of the sample increases. When the sample is a pattern on a wafer, the heat causes thermal expansion of the wafer, causing a shift phenomenon in which the test pattern moves within the visual field during observation. Conversely, when the temperature of the magnetic lens decreases, heat is transferred from the sample to the magnetic lens, and the temperature of the wafer decreases. When the temperature decreases, the wafer shrinks, and similarly, the pattern to be inspected under observation moves within the visual field. The larger the temperature difference between the initial wafer observation temperature and the magnetic lens temperature, the greater this shift amount. Before observation, the wafer is often stored at room temperature in the atmosphere, so when the magnetic lens temperature matches room temperature, the amount of shift of the pattern on the wafer is minimized.

【0013】また、磁界型レンズ温度が上昇すると、磁
界型レンズと試料との間を占める真空中でのガス分子が
レンズ表面又は真空容器表面へ吸着する際の吸着エネル
ギーが小さくなり、試料表面への移動が容易となり、一
次電子ビームが照射されている試料表面に堆積するコン
タミネーションの現象を活性化させる。このコンタミネ
ーション量は、磁界型レンズ温度が高い程多くなる。
When the temperature of the magnetic field type lens rises, the adsorption energy when gas molecules in a vacuum occupying the gap between the magnetic field type lens and the sample are adsorbed on the lens surface or the surface of the vacuum vessel is reduced, and the gaseous molecules are transferred to the sample surface. This facilitates the movement of contamination and activates the phenomenon of contamination deposited on the surface of the sample irradiated with the primary electron beam. The amount of contamination increases as the temperature of the magnetic lens increases.

【0014】ここでは走査型電子顕微鏡を例にとって説
明したが、試料に対向する磁界型レンズの温度変化によ
って試料が影響を受ける事情は他の荷電粒子線装置でも
同様である。例えば、荷電粒子線加工装置においては、
加工条件を変更するとき磁界型レンズの励磁電流が変化
し、それによって磁界型レンズの温度変化が生じるた
め、磁界型レンズに対向して配置されている試料が影響
を受ける。また、電子線露光装置にあっても、露光条件
の変更は磁界型レンズの励磁電流変化を伴い、それによ
って磁界型レンズの温度が変化するため、試料がその温
度変化の影響を受ける。
Here, the scanning electron microscope has been described as an example, but the situation in which the sample is affected by a temperature change of the magnetic field type lens facing the sample is the same in other charged particle beam devices. For example, in a charged particle beam processing device,
When the processing conditions are changed, the exciting current of the magnetic field type lens changes, which causes a temperature change of the magnetic field type lens, so that the sample placed opposite to the magnetic field type lens is affected. Further, even in an electron beam exposure apparatus, a change in the exposure condition involves a change in the exciting current of the magnetic field type lens, which changes the temperature of the magnetic field type lens, so that the sample is affected by the temperature change.

【0015】従って、従来の荷電粒子線装置では、観察
条件,加工条件,露光条件等の変更により磁界型レン
ズ、特に試料に対向している磁界型レンズの励磁条件を
変化させたとき、あるいは装置へ試料を搬入したとき
は、熱平衡に達して装置が安定化するまで、観察,加
工,露光等を中断する必要があった。これは、装置電源
を入れたときも同様である。すなわち、通常は室温にお
かれている装置に電源を入れると、磁界型レンズは励磁
電流によるジュール熱のために発熱するが、それが冷却
水による冷却と熱平衡に達するまでに比較的長い時間を
要し、その間本格的な作業にかかることはできない。
Therefore, in the conventional charged particle beam apparatus, when the excitation condition of the magnetic lens, especially the magnetic lens facing the sample is changed by changing the observation conditions, processing conditions, exposure conditions, etc. When the sample was carried in, observation, processing, exposure, and the like had to be interrupted until thermal equilibrium was reached and the device was stabilized. This is the same when the apparatus is turned on. In other words, when the power is turned on to a device which is usually at room temperature, the magnetic lens generates heat due to Joule heat generated by the exciting current, but it takes a relatively long time until it reaches thermal equilibrium with cooling by cooling water. In short, you can't get into full-scale work.

【0016】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、装置電源を入れたとき、あるい
は装置運転中に観察条件,加工条件,露光条件等を変更
して磁界型レンズの励磁電流を変化させたとき、装置の
安定化に要する時間を短縮し、稼働率を上げることので
きる荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and changes the observation conditions, processing conditions, exposure conditions, and the like when the apparatus power is turned on or during operation of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a charged particle beam apparatus capable of shortening the time required for stabilizing the apparatus and increasing the operation rate when the exciting current of the lens is changed.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明においては、荷電
粒子線光学レンズの一種である磁界型レンズの励磁電流
の変更量を検出して磁界型レンズのジュール熱発熱の変
化量を求め、その変化量だけ磁界型レンズ冷却手段の冷
却能力を補正することにより前記目的を達成する。ある
いは、磁界型レンズの温度変化を温度センサーにより検
出し、その温度変化に応じて磁界型レンズ冷却手段の冷
却能力を補正することにより前記目的を達成する。冷却
能力の補正を行う磁界型レンズは、試料に近接した位置
に配置されている磁界型レンズ、例えば対物レンズとす
るのが効果的である。また、磁界型レンズ冷却手段は、
磁界型レンズの温度を室温近傍の一定温度に保つのが好
ましい。
According to the present invention, the amount of change in the excitation current of a magnetic field type lens, which is a kind of charged particle beam optical lens, is detected to determine the change in Joule heat generation of the magnetic field type lens. The object is achieved by correcting the cooling capacity of the magnetic lens cooling means by the amount of change. Alternatively, the above object is achieved by detecting a temperature change of the magnetic field type lens by a temperature sensor and correcting the cooling ability of the magnetic field type lens cooling means according to the temperature change. It is effective that the magnetic field type lens for correcting the cooling capacity is a magnetic field type lens arranged at a position close to the sample, for example, an objective lens. In addition, the magnetic lens cooling means includes:
It is preferable to keep the temperature of the magnetic lens at a constant temperature near room temperature.

【0018】すなわち、本発明は、試料に荷電粒子線を
照射する手段と、磁界型レンズを含む荷電粒子線光学系
と、磁界型レンズを冷却する冷却手段とを含む荷電粒子
線装置において、磁界型レンズの発熱量を求める発熱量
検出手段と、冷却手段の冷却能力を制御する制御手段と
を備え、制御手段は磁界型レンズの温度が略一定に保た
れるように発熱量検出手段によって求められた発熱量に
応じて冷却手段の冷却能力を制御することを特徴とす
る。
That is, the present invention provides a charged particle beam apparatus including a means for irradiating a sample with a charged particle beam, a charged particle beam optical system including a magnetic field lens, and a cooling means for cooling the magnetic field lens. A heating value detecting means for determining a heat value of the mold lens; and a control means for controlling a cooling capacity of the cooling means, wherein the control means determines the heating value by the heating value detecting means so that the temperature of the magnetic lens is kept substantially constant. The cooling capacity of the cooling means is controlled according to the generated heat value.

【0019】発熱量検出手段は試料に対向する磁界型レ
ンズの発熱量を求め、制御手段は試料に対向する磁界型
レンズの冷却手段の冷却能力を制御することができる。
発熱量検出手段は、磁界型レンズの励磁電流量に基づい
て、あるいは磁界型レンズの温度に基づいて発熱量を求
めることができる。
The heat generation amount detecting means obtains the heat generation amount of the magnetic field type lens facing the sample, and the control means can control the cooling ability of the cooling means of the magnetic field type lens facing the sample.
The heat generation amount detection means can determine the heat generation amount based on the exciting current amount of the magnetic field type lens or based on the temperature of the magnetic field type lens.

【0020】また、本発明は、試料に照射する荷電粒子
線を発生させる手段と、磁界型レンズを含む荷電粒子線
光学系と、磁界型レンズを冷却する冷却手段とを含む荷
電粒子線装置において、試料に対向する磁界型レンズの
温度を検出する温度検出手段と、冷却手段の冷却能力を
制御する制御手段とを備え、制御手段は磁界型レンズの
温度が略一定に保たれるように温度検出手段によって検
出された温度に応じて冷却手段の冷却能力を制御するこ
とを特徴とする。
Further, the present invention relates to a charged particle beam apparatus including a means for generating a charged particle beam for irradiating a sample, a charged particle beam optical system including a magnetic lens, and a cooling means for cooling the magnetic lens. And temperature control means for detecting the temperature of the magnetic lens facing the sample, and control means for controlling the cooling capacity of the cooling means, wherein the control means controls the temperature so that the temperature of the magnetic lens is kept substantially constant. The cooling capacity of the cooling means is controlled according to the temperature detected by the detecting means.

【0021】また、本発明は、荷電粒子線発生手段と、
試料に荷電粒子線を走査する走査手段と、対物レンズ
と、対物レンズを冷却する冷却手段と、対物レンズの励
磁電流を制御して荷電粒子線の焦点を試料表面に合わせ
る荷電粒子線焦点補正手段と、試料から放出された試料
信号を検出する試料信号検出手段とを含む荷電粒子線装
置において、対物レンズの励磁電流量に基づいて対物レ
ンズの発熱量を検出する発熱量検出手段と、発熱量検出
手段の検出結果を基に冷却手段の冷却能力を制御して対
物レンズを略一定温度に保つ制御手段とを備えることを
特徴とする。
Further, the present invention provides a charged particle beam generating means,
Scanning means for scanning the sample with a charged particle beam, an objective lens, cooling means for cooling the objective lens, and charged particle beam focus correction means for controlling the exciting current of the objective lens to focus the charged particle beam on the sample surface A charged particle beam device including a sample signal detector for detecting a sample signal emitted from the sample, and a calorific value detector for detecting a calorific value of the objective lens based on an exciting current of the objective lens; Control means for controlling the cooling capacity of the cooling means based on the detection result of the detection means to keep the objective lens at a substantially constant temperature.

【0022】また、本発明は、荷電粒子線発生手段と、
試料に荷電粒子線を走査する走査手段と、対物レンズ
と、対物レンズを冷却する対物レンズ冷却手段と、対物
レンズの励磁電流を制御して荷電粒子線の焦点を試料表
面に合わせる荷電粒子線焦点補正手段と、試料から放出
された試料信号を検出する試料信号検出手段とを含む荷
電粒子線装置において、対物レンズの温度を検出する温
度検出手段と、温度検出手段の検出結果を基に冷却手段
の冷却能力を制御して対物レンズを略一定温度に保つ制
御手段とを備えることを特徴とする。
The present invention also provides a charged particle beam generating means,
Scanning means for scanning the sample with a charged particle beam; an objective lens; objective lens cooling means for cooling the objective lens; and a charged particle beam focus for controlling the excitation current of the objective lens to focus the charged particle beam on the sample surface In a charged particle beam device including a correction unit and a sample signal detection unit that detects a sample signal emitted from a sample, a temperature detection unit that detects a temperature of an objective lens, and a cooling unit based on a detection result of the temperature detection unit Control means for controlling the cooling capacity of the objective lens to keep the objective lens at a substantially constant temperature.

【0023】冷却手段が冷却水,冷却油,冷却空気など
の冷媒を用いた冷却手段であるとき、制御手段は冷媒の
温度又は流速を変化させることによって冷却手段の冷却
能力を制御することができる。また、冷却手段がペルチ
ェ素子などのヒートポンプを用いた冷却手段であると
き、制御手段はヒートポンプの駆動電圧を変化させるこ
とによって冷媒手段の冷却能力を制御することができ
る。
When the cooling means is a cooling means using a coolant such as cooling water, cooling oil or cooling air, the control means can control the cooling capacity of the cooling means by changing the temperature or the flow rate of the coolant. . When the cooling means is a cooling means using a heat pump such as a Peltier element, the control means can control the cooling capacity of the refrigerant means by changing the drive voltage of the heat pump.

【0024】冷却手段は、磁界型レンズ、特に対物レン
ズの温度を室温近傍の一定温度に保つのが好ましい。そ
うすることで、電源を投入した後又は装置へ試料を搬入
した後、試料又は磁界型レンズが熱平衡に到達する時間
が冷却後の荷電粒子線装置固有の熱的時定数τ(=C/
k、ただしCは装置本体の熱容量で単位は[J/℃]、
kは冷却後の装置本体の放熱係数で単位は[W/℃])
より短くできる。
The cooling means preferably keeps the temperature of the magnetic field type lens, especially the objective lens, at a constant temperature near room temperature. By doing so, the time required for the sample or the magnetic lens to reach thermal equilibrium after the power is turned on or the sample is carried into the apparatus, the thermal time constant τ (= C / C /
k, where C is the heat capacity of the main unit, the unit is [J / ° C],
k is the radiation coefficient of the main unit after cooling, the unit is [W / ° C])
Can be shorter.

【0025】本発明によると、磁界型レンズのジュール
熱発熱量を求め、その発熱量に応じて磁界型レンズ冷却
手段の冷却能力を補正するため、磁界型レンズ励磁電流
の変更を伴う操作を行っても、試料と磁界型レンズ(特
に対物レンズ)とが熱平衡に到達する時間を短くするこ
とができ、磁界型レンズ温度が試料へ与える影響を常に
最小としたまま、試料の観察や検査,加工,露光などの
操作を安定に伴うことができる。同様に、装置に電源を
投入したとき、あるいは装置に試料を搬入したとき、試
料が熱平衡に到達する時間を短くし、電源投入後直ちに
試料の観察,検査,加工,露光などを安定して行うこと
ができる。
According to the present invention, an operation involving a change in the magnetic field type lens exciting current is performed in order to determine the Joule heat generation of the magnetic field type lens and to correct the cooling capacity of the magnetic field type lens cooling means according to the heat generation amount. In addition, the time required for the sample and the magnetic lens (especially the objective lens) to reach thermal equilibrium can be shortened, and observation, inspection, processing, and processing of the sample can be performed while always minimizing the effect of the magnetic lens temperature on the sample. Operations such as exposure can be stably performed. Similarly, when power is supplied to the apparatus or when a sample is carried into the apparatus, the time required for the sample to reach thermal equilibrium is shortened, and observation, inspection, processing, exposure, etc. of the sample are performed stably immediately after power is supplied. be able to.

【0026】特に、走査型電子顕微鏡によって自動で外
観検査等を行う場合、磁界型レンズ(対物レンズ)の発
生するジュール熱が輻射等によりウェーハへ熱伝達され
ることを防ぎ、ウェーハの熱膨張により観察パターンが
視野内で移動する現象を抑えることで、試料ステージ上
でのパターンの位置を高精度に求めることが可能とな
る。さらに、磁界型レンズでのジュール熱発生による熱
的過渡現象に要する時間を最小とすることで、待ち時間
なしに高稼働率で安定した外観検査等を行うことが可能
となる。
In particular, when the appearance inspection or the like is performed automatically by a scanning electron microscope, the Joule heat generated by the magnetic field type lens (objective lens) is prevented from being transferred to the wafer by radiation or the like, and the thermal expansion of the wafer is prevented. By suppressing the phenomenon that the observation pattern moves in the visual field, the position of the pattern on the sample stage can be obtained with high accuracy. Further, by minimizing the time required for the thermal transient caused by Joule heat generation in the magnetic field type lens, it is possible to perform a stable appearance inspection at a high operation rate without waiting time.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、走査型電子顕微鏡を例
にとって説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a scanning electron microscope will be described as an example.

【0028】図1は、本発明による走査型電子顕微鏡の
一例の概略構成図である。電子源1より放出された一次
電子ビームは一次電子加速電極2と電子源の間の電位差
により任意の加速エネルギーまで加速された後、収束レ
ンズ3により一旦収束し、荷電粒子線にレンズ作用を及
ぼす磁界型レンズの一種である対物レンズ5によって試
料ステージ7に載せられた試料6の表面に焦点を結ばせ
る。一次電子と試料6の材質との相互作用により発生し
た二次電子を二次電子検出器8によって検出し、増幅器
9によって信号増幅した後、観察用表示器11に輝点と
して表示する。この輝点の明るさは一次電子ビームが照
射された試料6表面からの二次電子量を表す。この時、
走査電源10によって駆動された偏向レンズ4によって
一次電子ビームを偏向し、試料6の表面を走査する。走
査電源10によって偏向レンズ4と同期された観察用表
示器11上では、一次電子ビームによって走査された試
料6表面と1対1の関係を持つ輝点の集まりとして試料
6の二次電子像が表示される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a scanning electron microscope according to the present invention. The primary electron beam emitted from the electron source 1 is accelerated to an arbitrary acceleration energy by a potential difference between the primary electron accelerating electrode 2 and the electron source, and then temporarily converged by the converging lens 3 to exert a lens action on the charged particle beam. The surface of the sample 6 placed on the sample stage 7 is focused by the objective lens 5 which is a kind of a magnetic lens. Secondary electrons generated by the interaction between the primary electrons and the material of the sample 6 are detected by the secondary electron detector 8, the signal is amplified by the amplifier 9, and displayed as bright spots on the display 11 for observation. The brightness of the bright spot indicates the amount of secondary electrons from the surface of the sample 6 irradiated with the primary electron beam. At this time,
The primary electron beam is deflected by the deflection lens 4 driven by the scanning power supply 10 and scans the surface of the sample 6. On the observation display 11 synchronized with the deflection lens 4 by the scanning power supply 10, a secondary electron image of the sample 6 is formed as a collection of bright spots having a one-to-one relationship with the surface of the sample 6 scanned by the primary electron beam. Is displayed.

【0029】操作者は二次電子像を観察しながら、試料
材質に適合した一次電子加速エネルギーを選択し、また
二次電子像の焦点ぼけを見ながら、一次電子ビームの焦
点を試料表面上に合焦しようとする。
The operator selects the primary electron acceleration energy suitable for the sample material while observing the secondary electron image, and focuses the primary electron beam on the sample surface while observing the defocus of the secondary electron image. Try to focus.

【0030】操作者が一次電子加速エネルギーを上げる
又は下げる操作を行えば、その変更後の設定値VASは
一次電子加速電源20に記憶される。一次電子加速電源
20でVAS値に基づいて発生した電圧VACを一次電
子加速電極2に一次電子加速電圧として印加する。ま
た、記憶された一次電子加速電圧設定値信号VASを対
物レンズ励磁電流駆動装置13へ出力する。対物レンズ
励磁電流駆動装置13で、焦点位置設定器12から送ら
れてくる焦点位置信号FPSに基づいた対物レンズ励磁
電流IOBを対物レンズコイル15へ流す。この時、一
次電子加速電圧VACによる補正もVASを読み込んで
行う。この時の関係式を次の(数2)に示す。
When the operator performs an operation of increasing or decreasing the primary electron acceleration energy, the changed set value VAS is stored in the primary electron acceleration power supply 20. A voltage VAC generated based on the VAS value by the primary electron acceleration power supply 20 is applied to the primary electron acceleration electrode 2 as a primary electron acceleration voltage. Further, it outputs the stored primary electron acceleration voltage set value signal VAS to the objective lens excitation current drive device 13. The objective lens exciting current driver 13 causes the objective lens exciting current IOB based on the focal position signal FPS sent from the focal position setting unit 12 to flow to the objective lens coil 15. At this time, the correction by the primary electron acceleration voltage VAC is also performed by reading the VAS. The relational expression at this time is shown in the following (Equation 2).

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】ここで、FPSは対物レンズ5の焦点位
置、Nは対物レンズコイル15の巻き線数、VACは一
次電子加速電圧である。関数fは対物レンズ5を形成す
る流路の材質と形状により決まる。実際には、対物レン
ズ5の設定時のシミュレーションと実測等により求め
る。この関数fの一例を図2に示す。
Here, FPS is the focal position of the objective lens 5, N is the number of turns of the objective lens coil 15, and VAC is the primary electron acceleration voltage. The function f is determined by the material and shape of the flow path forming the objective lens 5. Actually, it is obtained by simulation and actual measurement at the time of setting the objective lens 5. FIG. 2 shows an example of this function f.

【0033】焦点位置信号FPSと一次電子加速電圧V
ACから対物レンズ励磁電流IOBを求める時、実際的
な方法として、任意のFPSに対するN×IOB/VAC
1/2値を実験又はシミュレーション等により離散的に求
めて置き(図2中の○印)、図3の様な表TBL_an
を作成する。対物レンズ励磁電流駆動装置13では、読
み込んだFPS値fn に相当するN×IOB/VAC
1/2値anをTBL_an(図3)より割り出し、同時に
読み込んだ一次電子加速電圧VACと既知である巻き線
数Nから下記の(数3)により対物レンズ励磁電流IO
Bを求める。
The focus position signal FPS and the primary electron acceleration voltage V
When obtaining the objective lens excitation current IOB from AC, as a practical method, N × IOB / VAC for an arbitrary FPS is used.
A half value is discretely obtained by experiment or simulation or the like (indicated by a circle in FIG. 2), and a table TBL_an as shown in FIG.
Create In the objective lens excitation current driver 13, N × IOB / VAC corresponding to the read FPS value f n
1/2 value a n indexing from TBL_an (Figure 3), the objective lens current IO from the winding number N is known and the primary electron acceleration voltage VAC read simultaneously by equation (3) below
Find B.

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】また、操作者が二次電子像の焦点を合わせ
ようと一次電子ビームの焦点を高く又は低く(電子光学
系軸方向を「高さ」方向とし、電子源側を「高い」、試
料側を「低い」側とする)すれば、焦点位置設定器12
にその値が記憶される。焦点位置設定器12では、焦点
位置信号FPSを対物レンズ励磁電流駆動装置13へ出
力する。対物レンズ励磁電流駆動装置13で、前記(数
3)に基づいてFPSから対物レンズ励磁電流IOBを
発生し、対物レンズコイル15を励磁することで、一次
電子ビームの焦点を試料6の表面に結ぶ。
In order to focus the secondary electron image, the operator raises or lowers the focal point of the primary electron beam (the axial direction of the electron optical system is set to the “height” direction, the electron source side is set to “high”, Side is the “low” side), the focal position setting unit 12
Stores the value. The focus position setting device 12 outputs a focus position signal FPS to the objective lens excitation current drive device 13. The objective lens excitation current driver 13 generates the objective lens excitation current IOB from the FPS based on the above (Equation 3), and excites the objective lens coil 15 to focus the primary electron beam on the surface of the sample 6. .

【0036】対物レンズ励磁電流IOBの流れる線の途
中に直列接続した電流計14により測定された対物レン
ズ励磁電流値信号OBSは、対物レンズ発熱量検出器1
6に出力される。対物レンズ発熱量検出器16で、読み
込まれたOBSは対物レンズ発熱量信号QSに変換され
る。この時、関係式は下記の(数4)で表される。
The objective lens excitation current signal OBS measured by the ammeter 14 connected in series in the middle of the line through which the objective lens excitation current IOB flows is used as the objective lens heating value detector 1
6 is output. The OBS read by the objective lens heating value detector 16 is converted into an objective lens heating value signal QS. At this time, the relational expression is represented by the following (Equation 4).

【0037】[0037]

【数4】 QS=r×IOB2 …(数4) QSは対物レンズ5の発熱量信号、rは対物レンズコイ
ル15の抵抗値、IOBは対物レンズコイル15に流れる
電流(信号OBSで表される)である。この(数4)に
基づいて変換された対物レンズ発熱量信号QSは、冷媒
ここでは冷却水の温度を設定する冷却水温度設定器17
へ出力される。
QS = r × IOB 2 (Equation 4) QS is a heat generation amount signal of the objective lens 5, r is a resistance value of the objective lens coil 15, and IOB is a current (signal OBS) flowing through the objective lens coil 15. ). The objective lens calorific value signal QS converted based on (Equation 4) is used as a coolant temperature setting unit 17 for setting the temperature of the coolant, here, the coolant.
Output to

【0038】一方、室温は室温センサー32で設定さ
れ、その結果は計算機28へ出力される。計算機28で
は、その結果を基に設定温度(ここでは室温T0)を冷却
水温度設定器17へ出力する。冷却水温度設定器17で
は、対物レンズ発熱量信号QSと設定温度T0 が読み込
まれて、冷却水温度設定値信号TWSに変換される。こ
の時の関係を図4に示す。図4中のA又はBは直線を含
む曲線となるが、ここでは簡単化のために直線と仮定
し、下にその式を記す。直線Aは冷却水温度がTW1のと
きの関係を表し、直線Bは冷却水温度がTW2のときの関
係を表す。
On the other hand, the room temperature is set by the room temperature sensor 32, and the result is output to the computer 28. The computer 28 outputs the set temperature (here, room temperature T 0 ) to the cooling water temperature setter 17 based on the result. The cooling water temperature setter 17 reads the objective lens heat generation amount signal QS and the set temperature T 0 and converts them into a cooling water temperature set value signal TWS. FIG. 4 shows the relationship at this time. A or B in FIG. 4 is a curve including a straight line. Here, for simplicity, it is assumed that the straight line is a straight line, and the formula is described below. The straight line A represents the relationship when the cooling water temperature is T W1 , and the straight line B represents the relationship when the cooling water temperature is T W2 .

【0039】A:q=k1×(T−TW1) B:q=k1×(T−TW2) いま、冷却水温度をTW1に設定した時、対物レンズ温度
1が室温T0になった(T1=T0)とする。この時の吸
熱量は直線Aと温度T=T0 の交点で、吸熱量q=q1
=発熱量Q1となる。この関係を表す係数k1 は、
(1)発熱源の対物レンズコイル15と吸熱側である対
物レンズ冷却水流路管19との熱的接触の度合、(2)
冷媒(この場合は水)の熱を受け取る能力と熱を運搬す
る能力、(3)冷却水製造装置での冷媒への熱伝達する
効率、の3点等を含めた全体の冷却能力により決まる。
実際には、実験等により求めておく。
A: q = k 1 × (T−T W1 ) B: q = k 1 × (T−T W2 ) Now, when the cooling water temperature is set to T W1 , the objective lens temperature T 1 becomes room temperature T It is assumed that it has become 0 (T 1 = T 0 ). The heat absorption at this time is the intersection of the straight line A and the temperature T = T 0 , and the heat absorption q = q 1
= The amount of heat generated Q 1. Coefficient k 1 representing this relationship,
(1) The degree of thermal contact between the objective lens coil 15 as a heat source and the objective lens cooling water flow path pipe 19 on the heat absorbing side, (2)
It is determined by the overall cooling capacity including the ability to receive the heat of the refrigerant (in this case, water) and the ability to transport the heat, and (3) the efficiency of heat transfer to the refrigerant in the cooling water producing apparatus.
Actually, it is obtained through experiments.

【0040】ここで、発熱量がQ=Q2 へ上がったとす
る(Q1<Q2)。対物レンズ温度は直線AとQ=Q2
交点で、T=T2(T1<T2)となり、(T2−T1)だ
け温度上昇する。
Here, it is assumed that the calorific value has increased to Q = Q 2 (Q 1 <Q 2 ). The temperature of the objective lens is T = T 2 (T 1 <T 2 ) at the intersection of the straight line A and Q = Q 2 , and the temperature rises by (T 2 −T 1 ).

【0041】そこで、冷却水設定温度をTW2(TW1>T
W2)に設定し直す。この時、対物レンズ温度は直線Bと
Q=Q2の交点で、T=T1となり、元の温度である室温
0と一致する。実際には、部屋に置かれた温度センサ
ー32等で求められた室温T0 、先に求められたQS、
実験等により求められたk1 により下記の(数5)でT
WSを求める。
Therefore, the cooling water set temperature is set to T W2 (T W1 > T W
W2 ). In this case, the objective lens temperature at the intersection of the straight line B and Q = Q 2, coincides with T = T 1, and the room temperature T 0 is the original temperature. Actually, the room temperature T 0 obtained by the temperature sensor 32 or the like placed in the room, the QS previously obtained,
The following equation (5) is used to calculate T from k 1 obtained through experiments and the like.
Find WS.

【0042】[0042]

【数5】 (Equation 5)

【0043】このようにして求められた冷却水温度設定
値信号TWSは冷却水製造装置18へ出力される。冷却
水製造装置18では、冷却水温度設定値信号TWSを読
み込み、その信号に基づいて往路冷却水W1を、対物レ
ンズ5の温度が室温となるような温度まで冷却する。す
なわち、往路冷却水W1は対物レンズ冷却水流路管19
を周回し、対物レンズ5及び対物レンズコイル15を冷
却し、そのジュール熱を奪い、復路冷却水W2として冷
却水製造装置18へ返る。冷却水製造装置18では、復
路冷却水W2を再び冷却水温度設定値信号TWSに基づ
いた温度まで冷却し、往路冷却水W1として循環させ
る。
The cooling water temperature set value signal TWS obtained in this manner is output to the cooling water producing device 18. The cooling water producing device 18 reads the cooling water temperature set value signal TWS, and cools the outward cooling water W1 to a temperature at which the temperature of the objective lens 5 becomes room temperature based on the signal. That is, the outward cooling water W1 is supplied to the objective lens cooling water flow path pipe 19.
, The objective lens 5 and the objective lens coil 15 are cooled, the Joule heat thereof is deprived, and the cooling water is returned to the cooling water producing device 18 as the return-path cooling water W2. In the cooling water production device 18, the return water cooling water W2 is cooled again to a temperature based on the cooling water temperature set value signal TWS, and circulated as the outward cooling water W1.

【0044】以下、図5を用いて、冷却水温度を設定す
る一連の動作を実行するための各ステップを説明する。
Hereinafter, the steps for executing a series of operations for setting the cooling water temperature will be described with reference to FIG.

【0045】[ステップ100]まず対物レンズ励磁電
流駆動装置13は、焦点位置設定器12に記憶されてい
る焦点位置信号FPSを読み込む。FPSは、それ以前
に観察者が合焦の位置に焦点位置を合わせた値となって
いる。
[Step 100] First, the objective lens exciting current driver 13 reads the focal position signal FPS stored in the focal position setting unit 12. The FPS is a value obtained by adjusting the focal position to the in-focus position before the observer.

【0046】[ステップ101]対物レンズ励磁電流駆
動装置13は、TBL_an(図3)に従ってFPS値
n に相当するN×IOB/VAC1/2値an を求め
る。
[0046] [Step 101] the objective lens current driving device 13, obtains the N × IOB / VAC 1/2 value a n corresponding to the FPS value f n according TBL_an (Figure 3).

【0047】[ステップ102]さらに対物レンズ励磁
電流駆動装置13は、一次電子加速電源20に記憶され
ている一次電子加速電圧VACの値を信号VASによっ
て読み込む。VACは、それ以前に観察者によって試料
に適した値に設定されている。
[Step 102] Further, the objective lens exciting current driver 13 reads the value of the primary electron acceleration voltage VAC stored in the primary electron acceleration power supply 20 by the signal VAS. The VAC has been previously set to a value appropriate for the sample by the observer.

【0048】[ステップ103]対物レンズ励磁電流駆
動装置13は、ステップ101で求めたan と、ステッ
プ102で求めたVAC、及び既知の対物レンズコイル
巻き線数Nから前記(数3)に基づいて、対物レンズ励
磁電流IOBを求める。
[0048] [Step 103] the objective lens current driving device 13, the basis of the a n calculated in step 101, VAC obtained in step 102, and from the known objective lens coil winding number N in the equation (3) Then, the objective lens excitation current IOB is obtained.

【0049】[ステップ104]対物レンズ励磁電流I
OBに直列接続された電流計14はIOBを測定し、そ
の電流値OBSを出力する。対物レンズ発熱量検出器1
6では、OBSを読み込んでIOBを求め、既知の対物
レンズコイル抵抗値rを用いて前記(数4)に基づき対
物レンズ発熱量信号QSを求める。
[Step 104] Objective lens exciting current I
The ammeter 14 connected in series to the OB measures the IOB and outputs the current value OBS. Objective lens calorific value detector 1
In step 6, the OBS is read, the IOB is obtained, and the objective lens heating value signal QS is obtained based on the above (Equation 4) using the known objective lens coil resistance value r.

【0050】[ステップ105]冷却水温度設定器17
は、対物レンズ発熱量信号QSと設定温度T0 を読み込
んで、前記(数5)に基づいて冷却水温度設定値信号T
WSを求める。
[Step 105] Cooling water temperature setting unit 17
Reads the objective lens heating value signal QS and the set temperature T 0 , and sets the cooling water temperature set value signal T
Find WS.

【0051】[ステップ106]冷却水製造装置18
は、冷却水温度設定値信号TWSを読み込んで記憶し、
復路冷却水W2をTWS相当の温度まで冷却した後に往
路冷却水W1として対物レンズ冷却水流路管19へ送り
始める。
[Step 106] Cooling water producing apparatus 18
Reads and stores the cooling water temperature set value signal TWS,
After cooling the inbound cooling water W2 to a temperature equivalent to TWS, the cooling water W2 starts to be sent to the objective lens cooling water flow pipe 19 as outward cooling water W1.

【0052】[ステップ107]対物レンズ励磁電流駆
動装置13は、焦点位置信号FPS又は一次電子加速電
圧設定値信号VASが書き換るかを常に監視し、変更が
生じれば、ステップ100へ戻る。実際には、本発明の特
徴を有する走査型電子顕微鏡全体を制御するホストコン
ピュータが操作者の操作の有無を常に監視し、FPS又
はVASの書き換えと、ステップ100からステップ1
07の流れを制御するのが良い。
[Step 107] The objective lens exciting current driver 13 constantly monitors whether the focal position signal FPS or the primary electron acceleration voltage set value signal VAS is rewritten, and returns to step 100 if a change occurs. Actually, the host computer that controls the entire scanning electron microscope having the features of the present invention always monitors the presence or absence of the operation of the operator, rewrites the FPS or VAS, and executes steps 100 to 1
It is good to control the flow of 07.

【0053】以上の一連の動作によって、対物レンズ励
磁電流量の変化にかかわらず、対物レンズ温度を所望の
状態に保ち続けることが可能となる。この様子を図6に
示す。対物レンズコイル発熱量Qがある時刻t1 に増加
したとする。その原因は、操作者が一次電子加速電圧V
ACを上げる又は下げるか、焦点位置FPSを調整し直
したことによる。すると、図1に示す各ブロックの一連
の動作が図5のフローチャートに従って行われること
で、対物レンズ5からの吸熱量qは短い時間遅れΔt0
を置いた時刻t2に、発熱量Qの増加量ΔQ相当分のみ
増加する。その結果、対物レンズ温度Tの過渡現象が時
刻t1から時定数τより短い時間遅れΔts1(ただし、
走査電子顕微鏡本体の熱的時定数τ=C/k、Cは装置
本体の熱容量で単位は[J/℃]、kは冷却後の装置本
体の放熱係数で単位は[W/℃])を置いた時刻t3
での間で生じるが、時刻t3に元の温度T0に収束する。
By the above series of operations, it is possible to keep the objective lens temperature at a desired state regardless of the change in the objective lens exciting current. This is shown in FIG. And it increased the time t 1 which is the objective lens coil calorific value Q. The reason for this is that the operator sets the primary electron acceleration voltage V
This is due to raising or lowering the AC or adjusting the focus position FPS. Then, a series of operations of each block shown in FIG. 1 is performed according to the flowchart of FIG. 5, so that the heat absorption amount q from the objective lens 5 has a short time delay Δt 0.
At time t 2 which put the increases only increase ΔQ equivalent calorific value Q. As a result, the transient phenomenon of the objective lens temperature T causes a time delay Δt s1 shorter than the time constant τ from the time t 1 (however,
Thermal time constant τ = C / k of the scanning electron microscope main body, where C is the heat capacity of the main body and the unit is [J / ° C], and k is the radiation coefficient of the main body after cooling and the unit is [W / ° C]). It occurs until the time t 3 when it is placed, but converges to the original temperature T 0 at the time t 3 .

【0054】対物レンズ励磁電流IOBの増加を検出し
てから、冷却水製造装置18で往路冷却水W1の温度を
下げ終えるまでの時間を最小限とすることで、対物レン
ズ5を含む本発明の走査型電子顕微鏡本体の熱的時定数
τ(τ=C/k、ただし、Cは装置本体の熱容量で単位
は[J/℃]、kは冷却後の装置本体の放熱係数で単位
は[W/℃])が時間遅れΔts1へ与える影響を最小と
し、時間差Δts1を最小限に抑えることができる。
By minimizing the time from when the increase in the objective lens exciting current IOB is detected to when the temperature of the outward cooling water W1 has been lowered by the cooling water producing device 18, the present invention including the objective lens 5 can be realized. Thermal time constant τ of the body of the scanning electron microscope (τ = C / k, where C is the heat capacity of the apparatus body and the unit is [J / ° C.], k is the heat dissipation coefficient of the apparatus body after cooling and the unit is [W / ° C]) on the time delay Δt s1 , and the time difference Δt s1 can be minimized.

【0055】これにより、操作者が一次電子加速電圧V
ACを上げる又は下げるか、焦点位置FPSを調整し直
した場合でも、操作者がほとんど待ち時間を置かずに観
察を始めても、対物レンズ5の発生するジュール熱が試
料6に及ぼす影響を常に最小に保つことができる。同様
に、観察開始時に装置に電源を投入した時においても、
装置内で試料が熱平衡に到達する時間を短縮し、電源投
入後直ちに安定な試料観察を行うことが可能になる。こ
のようにして走査型電子顕微鏡の稼働率向上を図ること
ができる。
Thus, the operator can set the primary electron acceleration voltage V
Even when the AC is raised or lowered or the focal position FPS is readjusted, the influence of the Joule heat generated by the objective lens 5 on the sample 6 is always minimized even if the operator starts observation with little waiting time. Can be kept. Similarly, when power is turned on to the device at the start of observation,
The time required for the sample to reach thermal equilibrium in the apparatus can be reduced, and stable sample observation can be performed immediately after power is turned on. In this way, the operating rate of the scanning electron microscope can be improved.

【0056】上記実施の形態では、対物レンズ励磁電流
IOBを直列に接続された電流計14によって求め、そ
の電流値OBSを対物レンズ発熱量検出器16へ出力し
ている。しかし、対物レンズ励磁電流駆動装置13で対
物レンズ励磁電流IOB値を求めているので、その値を
表す信号OBSを直接に出力しても良い。
In the above embodiment, the objective lens exciting current IOB is obtained by the ammeter 14 connected in series, and the current value OBS is output to the objective lens heat generation amount detector 16. However, since the objective lens exciting current driving device 13 obtains the objective lens exciting current IOB value, the signal OBS representing the value may be directly output.

【0057】その機能ブロックを図7に示す。上記実施
の形態と同様に、信号FPSとVASを読み込んだ対物レ
ンズ励磁電流駆動装置13から対物レンズ励磁電流IO
Bが出力される。その一方、IOB値を表す信号OBS
を対物レンズ発熱量検出器16へ出力する。対物レンズ
発熱量検出器16は、前記(数4)に基づいて対物レン
ズ発熱量信号QSを求め、冷却水温度設定器17へ出力
する。以下は上記実睡の形態と同様である。この構成に
より、上記実施の形態で必要とされた電流計14を除く
ことができ、構成をより簡単にすることができる。
FIG. 7 shows the functional blocks. Similarly to the above embodiment, the objective lens excitation current IO is read from the objective lens excitation current drive device 13 which has read the signals FPS and VAS.
B is output. On the other hand, a signal OBS representing the IOB value
Is output to the objective lens calorific value detector 16. The objective lens calorific value detector 16 obtains the objective lens calorific value signal QS based on the above (Equation 4) and outputs the signal to the cooling water temperature setting device 17. The following is the same as the form of the actual sleep. With this configuration, the ammeter 14 required in the above embodiment can be omitted, and the configuration can be simplified.

【0058】また上記実施の形態においては、対物レン
ズコイル15の発熱量がQ1からQ2へ上がった時、冷却
水温度をTW1からTW2へ下げることで、対物レンズ5の
温度を室温に保った。その様子は図4に示す通りであ
る。発熱量Q=Q1 のときに直線AとQ=Q1の交点か
ら対物レンズ5温度T=T1となっていたものが、対物
レンズコイル15の発熱量がQ=Q2へ上がった結果、
直線AとQ=Q2の交点から対物レンズ5温度はT=T
2 へと上昇した。そこで、冷却水温度をTW2へ下げるこ
とで、直線BとQ=Q2 の交点から対物レンズ温度T=
1=T0となり、対物レンズ5の温度を室温に保持する
ことができた。
Further, in the above embodiment, when the heat value of the objective lens coil 15 rises from Q 1 to Q 2 , the temperature of the cooling water is lowered from T W1 to T W2 , so that the temperature of the objective lens 5 becomes room temperature. Kept. The situation is as shown in FIG. When the heating value Q = Q 1, the temperature of the objective lens 5 was T = T 1 from the intersection of the straight line A and Q = Q 1 , but the heating value of the objective lens coil 15 increased to Q = Q 2 . ,
From the intersection of the straight line A and Q = Q 2 , the temperature of the objective lens 5 is T = T
Rose to two . Therefore, by lowering the cooling water temperature to T W2 , the objective lens temperature T = from the intersection of the straight line B and Q = Q 2
T 1 = T 0 , and the temperature of the objective lens 5 could be kept at room temperature.

【0059】しかし、前記(数1)において、温度差と
対物レンズからの吸熱量の係数で冷却能力を表すkを上
げることでも、温度差(T−TW)を上げるのと等価な効
果が得られる。すなわち、冷媒(この場合は水)の流速
vを上げることで、熱を受け取る能力を上げることがで
き、結果的に冷却能力kを上げることが可能となる。こ
の様子を図8に示す。図8中のA及びCは直線を含む曲
線となるが、図4の場合と同様に、簡単化のために直線
と仮定し、下にその式を記す。直線Aは冷却水の流速v
1 の時の関係を表し、直線Cは冷却水の流速v2 の時の
関係を表す。
However, in the above (Equation 1), increasing k representing the cooling capacity by the coefficient of the temperature difference and the amount of heat absorbed from the objective lens has an effect equivalent to increasing the temperature difference (T−T W ). can get. That is, by increasing the flow velocity v of the refrigerant (in this case, water), the ability to receive heat can be increased, and as a result, the cooling capacity k can be increased. This is shown in FIG. A and C in FIG. 8 are curves including a straight line. As in the case of FIG. 4, for simplicity, it is assumed that the straight lines are used, and the equations are described below. Line A is the flow rate v of the cooling water
Represents the relationship between the time of 1, line C represents the relation when the flow velocity v 2 of the cooling water.

【0060】A:q=k1×(T−TW1) C:q=k2×(T−TW1) qは対物レンズからの吸熱量、k1及びk2は冷却能力を
表し、温度差と対物レンズからの吸熱量の係数(k1
2)、v1及びv2は冷却水の流速(v1<v2)、Tは
対物レンズ温度、TW1は冷却水温度である。
A: q = k 1 × (T−T W1 ) C: q = k 2 × (T−T W1 ) q is the amount of heat absorbed from the objective lens, k 1 and k 2 are the cooling capacity, The difference and the coefficient of the amount of heat absorbed from the objective lens (k 1 <
k 2 ), v 1 and v 2 are the flow rates of the cooling water (v 1 <v 2 ), T is the objective lens temperature, and T W1 is the cooling water temperature.

【0061】いま、冷却水温度をTW1に設定した時、対
物レンズ温度T1が室温T0になった(T1=T0)とす
る。この時の吸熱量は直線Aと温度T=T0 の交点で、
吸熱量q=q1=発量量Q1となる。この関係は図4の場
合と同様に全体の冷却能力によって決まる。実際には、
実験等により求めておく。
Now, when the cooling water temperature is set to T W1, it is assumed that the objective lens temperature T 1 has reached room temperature T 0 (T 1 = T 0 ). The heat absorption at this time is the intersection of the straight line A and the temperature T = T 0 ,
The amount of heat absorption q = q 1 = the amount of emitted light Q 1 . This relationship is determined by the overall cooling capacity as in the case of FIG. actually,
Obtain it by experiment.

【0062】ここで、発熱量がQ=Q2 へ上がった(Q
1<Q2)とする。対物レンズ温度は直線AとQ=Q2
交点で、T=T2(T1<T2)となり、(T2−T1)だ
け温度上昇する。そこで、冷却水の流速をv1からv2
上げる。この時、対物レンズ温度は直線CとQ=Q2
交点で、T=T1となり、元の温度である室温T0 と一
致する。
Here, the calorific value rose to Q = Q 2 (Q
1 <Q 2 ). The temperature of the objective lens is T = T 2 (T 1 <T 2 ) at the intersection of the straight line A and Q = Q 2 , and the temperature rises by (T 2 −T 1 ). Therefore, increasing the flow rate of the cooling water from v 1 to v 2. In this case, the objective lens temperature at the intersection of the straight line C and Q = Q 2, coincides with T = T 1, and the room temperature T 0 is the original temperature.

【0063】冷却水温度設定器17では、部屋に置かれ
た室温センサー32等で求められた室温T0 、先に求め
られた対物レンズ発熱量信号QS、実験等により求めら
れたk2 により下記の(数6)でTWSを求める。
The cooling water temperature setting unit 17 calculates the following based on the room temperature T 0 obtained by the room temperature sensor 32 and the like placed in the room, the objective lens heat generation amount signal QS obtained previously, and k 2 obtained by experiments and the like. The TWS is obtained by (Equation 6).

【0064】[0064]

【数6】 (Equation 6)

【0065】実際的な方法として、任意の対物レンズコ
イル発熱量Qに対する冷却水の流速vを実験等により求
めておき、図9の様な表TBL_vnを作成する。実験
では、対物レンズコイル発熱量Qを実際に与えて対物レ
ンズ5の温度が室温となる時の冷却水の流速vを求め
る。
As a practical method, a flow rate v of the cooling water with respect to an arbitrary heating value Q of the objective lens coil is obtained by an experiment or the like, and a table TBL_vn as shown in FIG. 9 is created. In the experiment, the calorific value Q of the objective lens coil is actually given, and the flow rate v of the cooling water when the temperature of the objective lens 5 becomes room temperature is obtained.

【0066】ところで、以上の実施の形態においては、
対物レンズの冷却手段を冷媒として冷水を循環させるこ
とで実現していた。しかし、熱を除去する手段には他に
ヒートポンプの一種であるペルチェ素子がある。対物レ
ンズ冷却手段としてペルチェ素子を用いた場合の概略構
成図を図10に示す。対物レンズ励磁電流駆動装置13
から対物レンズ励磁電流IOBが出力され、対物レンズ
コイル15を含む対物レンズ5が発熱する原理、及びI
OBから対物レンズ発熱量信号QSを求めるまでの動作
は上記実施の形態と同様である。
By the way, in the above embodiment,
This has been realized by circulating cold water as a cooling means for the objective lens. However, there is a Peltier element which is a kind of heat pump as another means for removing heat. FIG. 10 shows a schematic configuration diagram when a Peltier element is used as the objective lens cooling means. Objective lens excitation current driver 13
Output the objective lens excitation current IOB from the output of the objective lens 5 including the objective lens coil 15, and
The operation up to obtaining the objective lens calorific value signal QS from OB is the same as in the above embodiment.

【0067】対物レンズ5及び対物レンズコイル15に
熱的に接触させたヒートパイプ等に代表される良熱伝導
体21によって、対物レンズコイル15の発生するジュ
ール熱を対物レンズ5の外へ導き出す。良熱伝導体21
の対物レンズコイル15との他端には、吸熱プレート2
2とペリチェ素子23と発熱プレート24が順に固定さ
れている。吸熱プレート22,ペルチェ素子23,発熱
プレート24の互いの接触面は、熱的接触抵抗を最も小
さくするように、その表面荒さを最小としている。ま
た、必要に応じて熱良伝導性クリームを互いの面に塗っ
てから接触させると、その熱的接触抵抗をより小さくす
ることが可能となる。発熱プレート24には、その接触
面にやはり熱的接触抵抗を小さくする工夫をされた放熱
フィン25が固定されている。
The Joule heat generated by the objective lens coil 15 is led out of the objective lens 5 by a good heat conductor 21 typified by a heat pipe or the like which is brought into thermal contact with the objective lens 5 and the objective lens coil 15. Good thermal conductor 21
The other end of the objective lens coil 15 and the endothermic plate 2
2, the Peltier element 23 and the heat generating plate 24 are fixed in order. The contact surfaces of the heat absorbing plate 22, the Peltier element 23, and the heat generating plate 24 have the minimum surface roughness so as to minimize the thermal contact resistance. Also, if necessary, the thermal contact resistance can be further reduced by applying the heat-conductive cream to the surfaces after contacting each other. On the heat generating plate 24, a radiating fin 25, which is also devised to reduce the thermal contact resistance, is fixed to the contact surface.

【0068】対物レンズ発熱量検出器16よりQSを読
み込んだペルチェ素子駆動装置26は、QS相当の熱を
ペルチェ素子23で吸うのに必要なペルチェ素子駆動電
圧VPを発生し、ペルチェ素子23へ印加する。ペルチ
ェ素子23は、VPによって吸熱量Qp1を発生し、吸熱
プレート22及び良熱伝導体21を通して対物レンズ5
及び対物レンズコイル15の熱を吸収する。放熱フィン
25から発熱プレート24を通して、吸熱量Qp1とペル
チェ素子23自身の発熱量を含むQp2を放熱する(Qp1
<Qp2)。ここで、Qp1=QSとなった時、対物レンズ
5は室温に保たれる。実際的な方法として、任意の対物
レンズコイル発熱量Qに対するペルチェ素子駆動電圧V
Pを実験等により求めておき、図16のような表TBL
_VPを作成する。実験では、対物レンズコイル発熱量
Qを与えて対物レンズの温度が室温となる時のVPを求
める。
The Peltier device driving device 26 that has read QS from the objective lens calorific value detector 16 generates a Peltier device driving voltage VP necessary for the Peltier device 23 to absorb heat equivalent to QS, and applies it to the Peltier device 23. I do. The Peltier element 23 generates the heat absorption Q p1 by the VP and passes through the heat absorbing plate 22 and the good heat conductor 21 to the objective lens 5.
And absorbs the heat of the objective lens coil 15. Through heating plate 24 from the radiating fins 25, it dissipates Q p2 including the calorific value of heat absorption amount Q p1 and the Peltier element 23 itself (Q p1
<Q p2 ). Here, when Q p1 = QS, the objective lens 5 is kept at room temperature. As a practical method, the Peltier device driving voltage V for an arbitrary objective lens coil heating value Q
P is obtained by experiments or the like, and a table TBL as shown in FIG.
Create _VP. In the experiment, the VP at the time when the temperature of the objective lens reaches room temperature is obtained by giving the heat generation amount Q of the objective lens coil.

【0069】以上、これまでにあげた実施の形態におい
ては、対物レンズ5の発熱量Qを求めることで、冷却手
段の冷却能力の補正を行っていた。しかし、対物レンズ
5に取り付けた温度センサーによって、対物レンズ5の
温度を室温とするように冷却能力の補正を行っても良
い。
As described above, in the embodiments described above, the heat generation amount Q of the objective lens 5 is obtained to correct the cooling capacity of the cooling means. However, the cooling capacity may be corrected by a temperature sensor attached to the objective lens 5 so that the temperature of the objective lens 5 is set to room temperature.

【0070】その場合の例を図11に示す。対物レンズ
5の表面で、その温度が最も試料へ与える影響が大きい
場合、例えば対物レンズ下面に取り付けた温度センサー
27によって得られた温度信号TWSは、冷却水製造装
置18へ入力される。冷却水製造装置18では、TWS
は読み込み、その信号に基づいて往路冷却水W1を、対
物レンズ5の温度が室温となるような温度まで冷却す
る。冷却水の循環等は図1の場合と同様である。
FIG. 11 shows an example in that case. When the temperature has the greatest effect on the sample on the surface of the objective lens 5, for example, a temperature signal TWS obtained by the temperature sensor 27 attached to the lower surface of the objective lens is input to the cooling water producing device 18. In the cooling water production device 18, the TWS
Is read, and based on the signal, the outward cooling water W1 is cooled to a temperature at which the temperature of the objective lens 5 becomes room temperature. The circulation of the cooling water and the like are the same as in the case of FIG.

【0071】その温度変化の様子を図12に示す。対物
レンズコイル発熱量Qがある時刻t1 に増加したとす
る。その原因は、操作者が一次電子加速電圧VACを上
げる又は下げたか、焦点位置FPSを調整し直したこと
による。すると、冷却後の走査型顕微鏡本体の放熱係数
k(単位[W/℃])と熱容量C(単位[J/℃])の
影響を受けながら対物レンズ5の温度Tは上昇する。温
度Tの上昇を温度センサー27によって検出した冷却水
製造装置18は徐々に吸熱量qを上げ始めて、最終的に
対物レンズコイル発熱量の増加量ΔQ相当分を増加した
値に収束する。対物レンズ温度Tもほぼ同時刻に収束す
る。しかし、その過渡現象は、対物レンズ5を含む走査
型電子顕微鏡本体の熱的時定数τの影響を強く受ける。
その結果、上記実施の形態での収束時間ΔtS1と比較し
て、やや長いΔtS2を要して過渡現象は収束する。そし
て、その後は常に対物レンズ5の温度を室温に保つ。
FIG. 12 shows how the temperature changes. And it increased the time t 1 which is the objective lens coil calorific value Q. The cause is that the operator raises or lowers the primary electron acceleration voltage VAC or adjusts the focus position FPS. Then, the temperature T of the objective lens 5 rises under the influence of the heat radiation coefficient k (unit [W / ° C.]) and the heat capacity C (unit [J / ° C.]) of the cooled scanning microscope main body. The cooling water producing apparatus 18 that has detected the rise in the temperature T by the temperature sensor 27 gradually starts increasing the heat absorption q, and finally converges to a value obtained by increasing the amount of increase ΔQ in the amount of heat generated by the objective lens coil. The objective lens temperature T also converges at substantially the same time. However, the transient phenomenon is strongly affected by the thermal time constant τ of the main body of the scanning electron microscope including the objective lens 5.
As a result, as compared with the convergence time Δt S1 in the above embodiment, the transient phenomenon converges, requiring a slightly longer Δt S2 . Thereafter, the temperature of the objective lens 5 is always kept at room temperature.

【0072】これにより、操作者が一次電子加速電圧V
ACを上げる又は下げるか、焦点位置FPSを調整し直
した場合でも、操作者がほとんど待ち時間をおかずに観
察を始めても、対物レンズ5の発生するジュール熱の影
響を常に最小に保つことができる。
Thus, the operator can set the primary electron acceleration voltage V
Even if the AC is raised or lowered or the focal position FPS is readjusted, the influence of Joule heat generated by the objective lens 5 can always be kept to a minimum even if the operator starts observation with little waiting time. .

【0073】上記図11で説明した実施の形態において
は、温度センサー27によって得られた対物レンズ5の
温度を常に一定とするように冷却水製造装置18の冷却
能力の補正を行った。しかし、温度センサー27で測定
される過渡現象の初期段階での対物レンズ5の温度の時
間変化勾配を求め、初期発熱量Q1 からΔQだけ上昇し
た後の発熱量Q2 をその勾配より求めても良い。
In the embodiment described with reference to FIG. 11, the cooling capacity of the cooling water producing device 18 is corrected so that the temperature of the objective lens 5 obtained by the temperature sensor 27 is always kept constant. However, obtains the time change gradient of the temperature of the objective lens 5 at the initial stage of the transients is measured by a temperature sensor 27, and determined from the slope of the calorific value Q 2 of after rising from the initial heating value Q 1 by ΔQ Is also good.

【0074】図13は、Q1からQ2へ発熱量が上昇した
後も冷却水製造装置18の冷却能力の補正を行わなかっ
た場合の対物レンズ5の温度TOの時間変化を示す図で
ある。時刻t1 まで、走査型電子顕微鏡本体は冷却水の
温度TWに対して温度Tiの平衡状態にある。時刻t1
対物レンズ5の発熱量が、初期発熱量Q1からΔQだけ
上昇した発熱量Q2 に変化したとする。この時、対物レ
ンズ5の温度TOは、温度Tiから新たな発熱量Q2と冷
却後の走査型電子顕微鏡本体の放熱係数kによって決ま
る到達温度Teに向かって徐々に上昇し、Teに収束す
る。ここで、この過渡現象の初期温度勾配tanθ0は、次
の(数7)によって求められる。
FIG. 13 is a diagram showing the time change of the temperature TO of the objective lens 5 when the cooling capacity of the cooling water producing device 18 is not corrected even after the heat generation amount increases from Q 1 to Q 2 . . Until time t 1, a scanning electron microscope main body is in equilibrium temperature T i with respect to the temperature T W of the cooling water. It is assumed that the amount of heat generated by the objective lens 5 at time t 1 has changed from the initial amount of heat Q 1 to the amount of heat Q 2 increased by ΔQ. At this time, the temperature TO of the objective lens 5 is raised gradually to reach the temperature T e which is determined by the radiation coefficients k of the scanning electron microscope main body after cooling a new heating value Q 2 from the temperature T i, T e Converges to Here, the initial temperature gradient tanθ 0 of this transient phenomenon is obtained by the following (Equation 7).

【0075】[0075]

【数7】 (Equation 7)

【0076】ここで、Q2 は上昇後の発熱量、kは(数
1)の場合と同様に冷却能力を表し、冷却水と対物レン
ズ5の温度差と対物レンズから冷却装置への吸熱量の係
数である。また、Cは走査型電子顕微鏡本体の熱容量を
表す。
Here, Q 2 is the heat value after the rise, k is the cooling capacity as in the case of (Equation 1), the temperature difference between the cooling water and the objective lens 5, and the heat absorption from the objective lens to the cooling device. Is the coefficient of C represents the heat capacity of the scanning electron microscope main body.

【0077】そこで、実際に勾配tanθ0を求める方法を
図14に示す。初期発熱量Q1 からΔQだけ上昇した発
熱量Q2へ変化した時刻t1の直前で、対物レンズの温度
TOは初期平衡温度Tiとなっている。ここから、Δt
時間後に温度差ΔT0の上昇が温度センサーによって測
定されたとする。この時、下記の(数8)によって温度
勾配tanθ0を近似的に求めることができる。
FIG. 14 shows a method for actually determining the gradient tan θ 0 . Just before the initial heating value Q 1 time t 1 was changed to the calorific value Q 2 to which rises by ΔQ from the temperature TO of the objective lens has a initial equilibrium temperature T i. From here, Δt
Assume that after a time the rise in temperature difference ΔT 0 has been measured by a temperature sensor. At this time, the temperature gradient tan θ 0 can be approximately obtained by the following (Equation 8).

【0078】[0078]

【数8】 (Equation 8)

【0079】この時、測定時間間隔Δtは、Δtの時間
精度と温度差ΔT0 の測定精度を考慮したtanθ0の計算
精度に対して、結果tanθ0が有意性を持つ範囲内で小さ
く取るのが良い。上記の(数7)及び(数8)より求ま
る下記(数9)によって、勾配近似値ΔT0/Δtか
ら、上昇後の発熱量Q2 を求めることが可能になる。
At this time, the measurement time interval Δt should be smaller than the calculation accuracy of tan θ 0 in consideration of the time accuracy of Δt and the measurement accuracy of temperature difference ΔT 0 within a range where the result tan θ 0 has significance. Is good. By the following equation (9) which is obtained from the equation (7) and (8) above, the gradient approximation [Delta] T 0 / Delta] t, it is possible to determine the calorific value Q 2 after rising.

【0080】[0080]

【数9】 (Equation 9)

【0081】このような制御を行うための装置構成の例
を図15に示す。温度センサー27によって時間間隔Δ
tで求められる対物レンズ5の温度TOは、その度に波
形記憶装置(メモリ)29に記憶される。時刻t1 とそ
こからΔt時間後の温度差ΔT0 は、計算機28で波形
記憶装置29を参照することで、任意の時間に求めるこ
とができる。その値をT(t1),T(t1+Δt)とする
と、温度差ΔT0 は次式から時刻t1+Δtの直後に求
める。
FIG. 15 shows an example of an apparatus configuration for performing such control. Time interval Δ by temperature sensor 27
The temperature TO of the objective lens 5 obtained at t is stored in the waveform storage device (memory) 29 each time. The temperature difference ΔT 0 between the time t 1 and the time Δt after the time t 1 can be obtained at an arbitrary time by referring to the waveform storage device 29 by the computer 28. Assuming that the values are T (t 1 ) and T (t 1 + Δt), the temperature difference ΔT 0 is obtained immediately after the time t 1 + Δt from the following equation.

【0082】ΔT0=T(t1+Δt)−T(t1) 上記によって求めたΔT0から(数9)に基づいて、上
昇後の発熱量Q2を求める。ここで、走査型電子顕微鏡
本体の熱容量Cと冷却能力を表す係数kは予めシミュレ
ーション又は実験等により求めておく。また、冷却水温
度TW は、往路冷却水W1の途中に設けられた水温セン
サー30の測定結果TW1と、復路冷却水W2の途中に設
けられた水温センサー31の測定結果TW2より下記の
(数10)により求める。
ΔT 0 = T (t 1 + Δt) −T (t 1 ) From the ΔT 0 obtained as described above, the heat value Q 2 after the rise is obtained. Here, the heat capacity C and the coefficient k representing the cooling capacity of the main body of the scanning electron microscope are obtained in advance by simulation or experiment. The cooling water temperature T W is the measurement result T W1 of the water temperature sensor 30 provided in the middle of the outward cooling water W1, the water temperature sensor 31 provided in the middle of the return cooling water W2 measured results than T W2 below It is determined by (Equation 10).

【0083】[0083]

【数10】 (Equation 10)

【0084】以上により求めた対物レンズ発熱量Q2
表す信号QSを冷却水温度設定器17へ出力する。その
後の動作は、図1の実施の形態の場合と同様である。本
実施の形態においても、図6に示したのと同様に、熱平
衡に到達する時間を短縮することが可能となる。
The signal QS indicating the calorific value Q 2 of the objective lens obtained as described above is output to the cooling water temperature setting device 17. Subsequent operations are the same as those in the embodiment of FIG. Also in the present embodiment, it is possible to shorten the time to reach thermal equilibrium, as shown in FIG.

【0085】以上、これまでにあげた実施の形態におい
ては、例えば冷却水流路管19および対物レンズコイル
15表面への結露を防ぐことができない。
As described above, in the embodiments described above, for example, dew condensation on the surface of the cooling water channel tube 19 and the surface of the objective lens coil 15 cannot be prevented.

【0086】往路冷却水水温TW1または復路冷却水水温
W2の冷却水にさらされている流路管19および対物レ
ンズコイル15の表面温度が、その周囲の環境によって
決まる露点よりも低くなると、その表面に周囲の空気に
含まれている水分が結露して付着する。それは流路管1
9および対物レンズコイル15を構成する金属材料等の
表面に発生する腐食の原因となる。
When the surface temperature of the flow path tube 19 and the objective lens coil 15 exposed to the cooling water having the outward cooling water temperature T W1 or the returning cooling water temperature T W2 becomes lower than the dew point determined by the surrounding environment, The moisture contained in the surrounding air is condensed and adheres to the surface. It is a flow pipe 1
9 and the surface of a metal material or the like constituting the objective lens coil 15 may cause corrosion.

【0087】この結露を防ぐための実施例の概略構成図
を図17に示す。対物レンズ励磁電流駆動装置13から
対物レンズ励磁電流IOBが出力され、対物レンズコイ
ル15を含む対物レンズ5が発熱する原理、及びIOB
から対物レンズ発熱量QSを求めるまでの動作は上記実
施例の形態と同様である。
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an embodiment for preventing this dew condensation. The principle that the objective lens excitation current IOB is output from the objective lens excitation current driving device 13 and the objective lens 5 including the objective lens coil 15 generates heat,
The operation up to the calculation of the objective lens heat generation amount QS is the same as that of the above embodiment.

【0088】対物レンズ発熱量検出器16より出力され
た信号QSは、冷勉水の温度を設定する冷却水温度設定
器17へ出力される。
The signal QS output from the objective lens calorific value detector 16 is output to a cooling water temperature setting device 17 for setting the temperature of the cooling water.

【0089】一方、室温は室温センサー32で測定さ
れ、また周囲環境湿度は湿度計33で測定され、それら
の結果は各々計算機28へ出力される。計算機28で
は、それらの結果を基に露点TLを求める。このとき、
室温と湿度から一義的に露点は求まることが知られてい
る。実際には、それらの関係を個別の条件について求め
て図18に示すような表TBL_TL(図18)を作成
して計算機28の中に記憶しておくのが良い。計算機2
8は、この露点TLと室温T0 を冷却水温度設定器17
へ出力する。冷却水温度設定器17では冷却水設定値T
WSを求める。このとき、(数5)により求められた冷
却水設定値TWSが、露点TLより高い温度のときには
(数5)により求められたTWSをそのまま冷却水製造
装置18へ出力される。またTWSがTLより低い温度
のときは、TWS=TLと設定し直してこれを冷却水製
造装置18へ出力される。
On the other hand, the room temperature is measured by the room temperature sensor 32, and the ambient humidity is measured by the hygrometer 33, and the results are output to the computer 28, respectively. The computer 28 determines the dew point TL based on the results. At this time,
It is known that the dew point can be uniquely determined from room temperature and humidity. In practice, it is preferable that the relationship be obtained for individual conditions, a table TBL_TL (FIG. 18) as shown in FIG. 18 be created and stored in the computer 28. Calculator 2
8, the cooling water temperature setter this dew point TL and the room temperature T 0 17
Output to The cooling water temperature setter 17 sets the cooling water set value T
Find WS. At this time, when the cooling water set value TWS obtained by (Equation 5) is a temperature higher than the dew point TL, the TWS obtained by (Equation 5) is output to the cooling water producing device 18 as it is. If TWS is lower than TL, TWS = TL is reset and output to the cooling water producing device 18.

【0090】このときの関係を図19に示す。図19中
のAおよびB,Dは直線を含む曲線となるが、ここでは
簡単化のために直線と仮定し、下にその式を記す。直線
Aは冷却水温度がTW1のときの関係を表し、直線Bは冷
却水温度がTW2のときの関係を表し、直線Dは冷却水温
度がTLのときの関係を表す。
FIG. 19 shows the relationship at this time. A, B, and D in FIG. 19 are curves including straight lines. Here, for the sake of simplicity, the straight lines are assumed, and the equations are described below. The straight line A represents the relationship when the cooling water temperature is T W1 , the straight line B represents the relationship when the cooling water temperature is T W2 , and the straight line D represents the relationship when the cooling water temperature is TL.

【0091】A:q=k1×(T−TW1) B:q=k1×(T−TW2) D:q=k1×(T−TL) いま、冷却水温度をTW1に設定した時、対物レンズ温度
1が室温T0になった(T1=T0)とする。この時の吸
熱量は直線Aと温度T=T0 の交点で、吸熱量q=q1
=発熱量Q1となる。この関係を表す係数k1 は、上記
実施例と同様に全体の冷却能力を表す係数である。
A: q = k 1 × (T−T W1 ) B: q = k 1 × (T−T W2 ) D: q = k 1 × (T−TL) Now, the cooling water temperature is set to T W1 . At the time of setting, it is assumed that the objective lens temperature T 1 has reached room temperature T 0 (T 1 = T 0 ). The heat absorption at this time is the intersection of the straight line A and the temperature T = T 0 , and the heat absorption q = q 1
= The amount of heat generated Q 1. Coefficient k 1 representing this relationship is a coefficient representing the entire cooling capacity as in the above embodiment.

【0092】ここで、発熱量がQ=Q2 へ上がったとす
る(Q1<Q2)。対物レンズ温度は直線AとQ=Q2
交点で、T=T2(T1<T2)となり、(T2−T1)だ
け温度上昇する。
Here, it is assumed that the calorific value has increased to Q = Q 2 (Q 1 <Q 2 ). The temperature of the objective lens is T = T 2 (T 1 <T 2 ) at the intersection of the straight line A and Q = Q 2 , and the temperature rises by (T 2 −T 1 ).

【0093】そこで、対物レンズ温度の元の温度である
室温T0 と一致する冷却水設定温度TW2(TW1>TW2
を求める。しかし、このTW2は露点TLより低い温度と
なり結露を発生する可能性がある。そこで、冷却水設定
温度をTLとすると、対物レンズ温度は直線DとQ=Q
2の交点で、T=T3となり、元の温度である室温T0
り上昇するがT2 よりは低い温度とすることができる。
Therefore, the cooling water set temperature T W2 (T W1 > T W2 ) which coincides with the room temperature T 0 which is the original temperature of the objective lens temperature.
Ask for. However, this T W2 becomes lower than the dew point TL, and there is a possibility that dew condensation occurs. Then, assuming that the set temperature of the cooling water is TL, the temperature of the objective lens is represented by a straight line D and Q = Q
2 intersections, T = T 3, and the rises from room temperature T 0 is the original temperature may be a temperature lower than T 2.

【0094】このようにして求められた冷却水温度設定
値信号TWSは冷却水製造装置18へ出力される。以降
の冷却水製造装置18を含む一連の動作は上記実施例と
同様である。
The cooling water temperature set value signal TWS obtained in this way is output to the cooling water producing device 18. The subsequent series of operations including the cooling water production device 18 is the same as in the above embodiment.

【0095】以下、図20を用いて、冷却水温度を設定
する一連の動作を実行するための各ステップを説明す
る。
Hereinafter, the steps for executing a series of operations for setting the cooling water temperature will be described with reference to FIG.

【0096】[ステップ100]〜[ステップ104] 上記実施例と同じ [ステップ108]計算機28は室温T0 を読み取る。[Step 100] to [Step 104] Same as the above embodiment [Step 108] The computer 28 reads the room temperature T 0 .

【0097】[ステップ109]計算機28は湿度W0
を読み取る。
[Step 109] The computer 28 determines the humidity W 0
Read.

【0098】[ステップ110]計算機28は露点TL
をTBL_TLより求める。
[Step 110] The computer 28 sets the dew point TL
From TBL_TL.

【0099】[ステップ105]冷却水温度設定器17
は、対物レンズ発熱量信号QSと設定温度T0 を読み込
んで、前記(数5)に基づいて冷却水温度設定値信号T
WSを求める。
[Step 105] Cooling water temperature setting unit 17
Reads the objective lens heating value signal QS and the set temperature T 0 , and sets the cooling water temperature set value signal T
Find WS.

【0100】[ステップ111]ステップ105で求め
たTWSとステップ110で求めたTLを比較する。
[Step 111] The TWS obtained in step 105 is compared with the TL obtained in step 110.

【0101】[ステップ112]TWSのTLより低い
温度となったときTWS=TLを代入する。
[Step 112] When the temperature becomes lower than the TWS TL, TWS = TL is substituted.

【0102】[ステップ106]〜[ステップ107] 上記実施例と同じ 以上の一連の動作によって、対物レンズ励磁電流量の変
化にかかわらず、結露の発生しない条件範囲内で対物レ
ンズ温度を所望の状態に保ち続けることが可能となる。
[Step 106] to [Step 107] Same as in the above embodiment. Through the above-described series of operations, the objective lens temperature can be set in a desired state within a condition range where dew condensation does not occur regardless of a change in the objective lens exciting current. Can be maintained.

【0103】このように、本発明による走査型電子顕微
鏡は、試料に対向する対物レンズの温度を常に室温に保
つことにより、観察条件を変更して対物レンズの励磁条
件が変わったとき、あるいは装置に電源を投入したとき
に、対物レンズと試料とが熱的平衡に到達する時間を短
縮することができる。また、試料(ウェーハ)搬入時に
試料温度が平衡状態に達する時間を最短にできる。従っ
て、観察条件を変更する操作を行った後、あるいは装置
に電源を投入したり、装置に試料を搬入した後、直ちに
安定した試料観察を開始することができる。
As described above, the scanning electron microscope according to the present invention always maintains the temperature of the objective lens facing the sample at room temperature, so that the observation condition is changed and the excitation condition of the objective lens is changed, When the power is turned on, the time required for the objective lens and the sample to reach thermal equilibrium can be reduced. Further, the time when the sample temperature reaches an equilibrium state when the sample (wafer) is carried in can be minimized. Therefore, stable sample observation can be started immediately after performing an operation of changing observation conditions, turning on the power to the device, or loading the sample into the device.

【0104】ここでは、本発明を走査型電子顕微鏡を例
にとって説明した。しかし、本発明は走査型電子顕微鏡
に限らず、荷電粒子加工装置,電子線露光装置等の荷電
粒子露光装置,透過型電子顕微鏡,イオン電子顕微鏡な
ど、他のタイプの荷電粒子線装置に対しても同様に適用
することができる。
Here, the present invention has been described by taking a scanning electron microscope as an example. However, the present invention is not limited to the scanning electron microscope, but may be applied to other types of charged particle beam apparatuses such as a charged particle processing apparatus, a charged particle exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus, a transmission electron microscope, and an ion electron microscope. Can be similarly applied.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明によると、荷電粒子線光学レンズ
の一種である磁界型レンズの励磁電流の強弱にかかわら
ず磁界型レンズ温度を常に一定温度に保ち、観察試料へ
の磁界型レンズ温度変化による影響を最小とすることが
できる。また、対物レンズでの結露を防ぐことができ
る。
According to the present invention, the temperature of the magnetic field type lens is maintained at a constant temperature regardless of the intensity of the exciting current of the magnetic field type lens, which is a kind of charged particle beam optical lens, and the temperature change of the magnetic field type lens to the observation sample. Can be minimized. In addition, dew condensation on the objective lens can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による走査型電子顕微鏡の一例を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図2】対物レンズ励磁量を求めるグラフ。FIG. 2 is a graph for obtaining an objective lens excitation amount.

【図3】対物レンズ励磁量を求める表。FIG. 3 is a table for obtaining an objective lens excitation amount.

【図4】冷却水設定温速を求めるグラフ。FIG. 4 is a graph for obtaining a cooling water set temperature speed.

【図5】冷却水温度を設定するための一連の動作の流れ
を表す図。
FIG. 5 is a diagram showing a flow of a series of operations for setting a cooling water temperature.

【図6】磁界型レンズ発熱量の変化と磁界型レンズ温度
の変化を説明する図。
FIG. 6 is a diagram for explaining a change in a heat generation amount of a magnetic field type lens and a change in a temperature of a magnetic field type lens.

【図7】本発明の他の例を示す部分ブロック図。FIG. 7 is a partial block diagram showing another example of the present invention.

【図8】冷却水流速を求めるグラフ。FIG. 8 is a graph for obtaining a cooling water flow velocity.

【図9】冷却水流速を求める表。FIG. 9 is a table for determining a cooling water flow velocity.

【図10】本発明の他の例を示す部分ブロック図。FIG. 10 is a partial block diagram showing another example of the present invention.

【図11】本発明の他の例を示す部分ブロック図。FIG. 11 is a partial block diagram showing another example of the present invention.

【図12】磁界型レンズ発熱量の変化と磁界型レンズ温
度の変化を説明する図。
FIG. 12 is a diagram illustrating a change in the heat generation amount of the magnetic field type lens and a change in the temperature of the magnetic field type lens.

【図13】発熱量が上昇した後も冷却能力の補正を行わ
なかった場合の磁界型レンズの温度変化を説明する図。
FIG. 13 is a view for explaining a temperature change of the magnetic field type lens when the cooling capacity is not corrected even after the amount of generated heat increases.

【図14】初期温度勾配を説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating an initial temperature gradient.

【図15】本発明の他の例を示す部分ブロック図。FIG. 15 is a partial block diagram showing another example of the present invention.

【図16】ペルチェ素子駆動電圧を求める表。FIG. 16 is a table for obtaining a Peltier element driving voltage.

【図17】本発明の他の例を示す部分ブロック図。FIG. 17 is a partial block diagram showing another example of the present invention.

【図18】露点を求める表。FIG. 18 is a table for obtaining a dew point.

【図19】本発明の効果の例を示すグラフ。FIG. 19 is a graph showing an example of the effect of the present invention.

【図20】冷却水温度を設定するための一連の動作の流
れの例を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing an example of a flow of a series of operations for setting a cooling water temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子源、2…一次電子加速電極、3…収束レンズ、
4…偏向レンズ、5…対物レンズ、6…試料、7…試料
ステージ、8…二次電子検出器、9…増幅器、10…走
査電源、11…観察用表示器、12…焦点位置設定器、
13…対物レンズ励磁電流駆動装置、14…電流計、1
5…対物レンズコイル、16…対物レンズ発熱量検出
器、17…冷却水温度設定器、18…冷却水製造装置、
19…対物レンズ冷却水流路管、20…一次電子加速電
源、21…良熱伝導体、22…吸熱プレート、20…ペ
ルチェ素子、24…発熱プレート、25…放熱フィン、
26…ペルチェ素子駆動装置、27…温度センサー、2
8…計算機、29…波形記憶装置(メモリ)、30…往
路冷却水・水温センサー、31…復路冷却水・水温セン
サー、32…室温センサー、33…湿度計、VAC…一
次電子加速電圧、VAS…一次電子加速電圧設定値、FP
S…焦点位置信号、IOB…対物レンズ励磁電流、OB
S…対物レンズ励磁電流値信号、QS…対物レンズ発熱
量信号、TO…対物レンズ温度、TW1…復路冷却水水
温、TW2…復路冷却水水温、TWS…冷却水温度設定値
信号、W1…復路冷却水、W2…復路冷却水、VP…ペ
ルチェ素子駆動電圧。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron source, 2 ... Primary electron acceleration electrode, 3 ... Converging lens,
4 Deflection lens, 5 Objective lens, 6 Sample, 7 Sample stage, 8 Secondary electron detector, 9 Amplifier, 10 Scanning power supply, 11 Display for observation, 12 Focus setting device,
13: Objective lens excitation current drive, 14: Ammeter, 1
5: Objective lens coil, 16: Objective lens calorific value detector, 17: Cooling water temperature setting device, 18: Cooling water producing device,
Reference numeral 19: objective lens cooling water flow path tube, 20: primary electron accelerating power supply, 21: good thermal conductor, 22: heat absorbing plate, 20: Peltier element, 24: heat generating plate, 25: radiating fin,
26: Peltier device driving device, 27: Temperature sensor, 2
8 ... Calculator, 29 ... Waveform storage device (memory), 30 ... Outbound cooling water / water temperature sensor, 31 ... Returning cooling water / water temperature sensor, 32 ... Room temperature sensor, 33 ... Hygrometer, VAC ... Primary electron acceleration voltage, VAS ... Primary electron acceleration voltage setting value, FP
S: Focus position signal, IOB: Objective lens excitation current, OB
S: Objective lens excitation current signal, QS: Objective lens calorific value signal, TO: Objective lens temperature, T W1 : Incoming path cooling water temperature, T W2 : Incoming path cooling water temperature, TWS: Cooling water temperature set value signal, W1 ... Inbound cooling water, W2: Inbound cooling water, VP: Peltier element drive voltage.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料に荷電粒子線を照射する手段と、磁界
型レンズを含む荷電粒子線光学系と、前記磁界型レンズ
を冷却する冷却手段とを含む荷電粒子線装置において、 磁界型レンズの発熱量を求める発熱量検出手段と、前記
冷却手段の冷却能力を制御する制御手段とを備え、前記
制御手段は前記磁界型レンズの温度が略一定に保たれる
ように前記発熱量検出手段によって求められた発熱量に
応じて前記冷却手段の冷却能力を制御することを特徴と
する荷電粒子線装置。
1. A charged particle beam apparatus comprising: means for irradiating a sample with a charged particle beam; a charged particle beam optical system including a magnetic lens; and cooling means for cooling the magnetic lens. A heat generation amount detection means for calculating a heat generation amount; and a control means for controlling a cooling capacity of the cooling means, wherein the control means detects the heat generation amount by the heat generation amount detection means such that the temperature of the magnetic lens is maintained substantially constant. A charged particle beam apparatus, wherein the cooling capacity of the cooling means is controlled in accordance with the calorific value obtained.
【請求項2】前記発熱量検出手段は試料に対向する磁界
型レンズの発熱量を求め、前記制御手段は試料に対向す
る前記磁界型レンズの冷却手段の冷却能力を制御するこ
とを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線装置。
2. The method according to claim 1, wherein the heating value detecting means determines a heating value of the magnetic field type lens facing the sample, and the control means controls a cooling capacity of a cooling means of the magnetic field type lens facing the sample. The charged particle beam device according to claim 1.
【請求項3】前記発熱量検出手段は前記磁界型レンズの
励磁電流量に基づいて発熱量を求めることを特徴とする
請求項1又は2記載の荷電粒子線装置。
3. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said heat generation amount detecting means obtains a heat generation amount based on an excitation current amount of said magnetic field type lens.
【請求項4】前記発熱量検出手段は前記磁界型レンズの
温度に基づいて発熱量を求めることを特徴とする請求項
1又は2記載の荷電粒子線装置。
4. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said heat generation amount detecting means obtains a heat generation amount based on a temperature of said magnetic field type lens.
【請求項5】試料に照射する荷電粒子線を発生させる手
段と、磁界型レンズを含む荷電粒子線光学系と、前記磁
界型レンズを冷却する冷却手段とを含む荷電粒子線装置
において、 試料に対向する磁界型レンズの温度を検出する温度検出
手段と、前記冷却手段の冷却能力を制御する制御手段と
を備え、前記制御手段は前記磁界型レンズの温度が略一
定に保たれるように前記温度検出手段によって検出され
た温度に応じて前記冷却手段の冷却能力を制御すること
を特徴とする荷電粒子線装置。
5. A charged particle beam apparatus comprising: means for generating a charged particle beam for irradiating a sample; a charged particle beam optical system including a magnetic lens; and cooling means for cooling the magnetic lens. Temperature detecting means for detecting the temperature of the opposed magnetic field type lens, and control means for controlling the cooling capacity of the cooling means, wherein the control means is configured to maintain the temperature of the magnetic field type lens substantially constant. A charged particle beam device, wherein the cooling capacity of the cooling means is controlled according to the temperature detected by the temperature detecting means.
【請求項6】荷電粒子線発生手段と、試料に前記荷電粒
子線を走査する走査手段と、対物レンズと、前記対物レ
ンズを冷却する冷却手段と、前記対物レンズの励磁電流
を制御して前記荷電粒子線の焦点を試料表面に合わせる
荷電粒子線焦点補正手段と、前記試料から放出された試
料信号を検出する試料信号検出手段とを含む荷電粒子線
装置において、 前記対物レンズの励磁電流量に基づいて前記対物レンズ
の発熱量を検出する発熱量検出手段と、前記発熱量検出
手段の検出結果を基に前記冷却手段の冷却能力を制御し
て前記対物レンズを略一定温度に保つ制御手段とを備え
ることを特徴とする荷電粒子線装置。
6. A charged particle beam generating means, a scanning means for scanning the sample with the charged particle beam, an objective lens, a cooling means for cooling the objective lens, and an exciting current for controlling the exciting current of the objective lens. In a charged particle beam device including charged particle beam focus correction means for adjusting the focus of the charged particle beam to the sample surface, and sample signal detection means for detecting a sample signal emitted from the sample, the excitation current of the objective lens A heating value detecting means for detecting a heating value of the objective lens based on the heating value; a control means for controlling a cooling capacity of the cooling means based on a detection result of the heating value detecting means to keep the objective lens at a substantially constant temperature. A charged particle beam device comprising:
【請求項7】荷電粒子線発生手段と、試料に前記荷電粒
子線を走査する走査手段と、対物レンズと、前記対物レ
ンズを冷却する対物レンズ冷却手段と、前記対物レンズ
の励磁電流を制御して前記荷電粒子線の焦点を試料表面
に合わせる荷電粒子線焦点補正手段と、前記試料から放
出された試料信号を検出する試料信号検出手段とを含む
荷電粒子線装置において、 前記対物レンズの温度を検出する温度検出手段と、前記
温度検出手段の検出結果を基に前記冷却手段の冷却能力
を制御して前記対物レンズを略一定温度に保つ制御手段
とを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
7. A charged particle beam generating means, a scanning means for scanning the sample with the charged particle beam, an objective lens, an objective lens cooling means for cooling the objective lens, and controlling an exciting current of the objective lens. A charged particle beam focus correction means for adjusting the focus of the charged particle beam to the sample surface, and a sample signal detection means for detecting a sample signal emitted from the sample, the temperature of the objective lens A charged particle beam apparatus comprising: a temperature detecting means for detecting; and a control means for controlling a cooling capacity of the cooling means based on a detection result of the temperature detecting means to keep the objective lens at a substantially constant temperature. .
【請求項8】前記対物レンズの励磁電流が変化したと
き、試料と前記対物レンズとが熱平衡に到達する時間が
冷却後の荷電粒子線装置固有の熱的時定数τ(=C/
k、ただしCは装置本体の熱容量で単位は[J/℃]、
kは冷却後の装置本体の放熱係数で単位は[W/℃])
より短いことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項
記載の荷電粒子線装置。
8. When the exciting current of the objective lens changes, the time required for the sample and the objective lens to reach thermal equilibrium is a thermal time constant τ (= C / C /
k, where C is the heat capacity of the main unit, the unit is [J / ° C],
k is the radiation coefficient of the main unit after cooling, the unit is [W / ° C])
The charged particle beam device according to claim 5, wherein the charged particle beam device is shorter.
【請求項9】前記制御手段は冷媒の温度を変化させるこ
とによって前記冷却手段の冷却能力を制御することを特
徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の荷電粒子線
装置。
9. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said control means controls the cooling capacity of said cooling means by changing the temperature of the refrigerant.
【請求項10】前記制御手段は冷媒の流速を変化させる
ことによって前記冷却手段の冷却能力を制御することを
特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の荷電粒子
線装置。
10. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said control means controls the cooling capacity of said cooling means by changing the flow rate of the refrigerant.
【請求項11】前記冷却手段は、ヒートポンプであるこ
とを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の荷電
粒子線装置。
11. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said cooling means is a heat pump.
【請求項12】前記略一定の温度は室温であることを特
徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の荷電粒子
線装置。
12. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said substantially constant temperature is room temperature.
【請求項13】前記荷電粒子線装置は走査型電子顕微鏡
であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項
記載の荷電粒子線装置。
13. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein said charged particle beam apparatus is a scanning electron microscope.
【請求項14】電源を投入した後又は装置へ試料を搬入
した後、試料と前記レンズとが熱平衡に到達する時間が
冷却後の荷電粒子線装置固有の熱的時定数τ(=C/
k、ただしCは装置本体の熱容量で単位は[J/℃]、
kは冷却後の装置本体の放熱係数で単位は[W/℃])
より短いことを特徴とする請求項12記載の荷電粒子線
装置。
14. After turning on the power or loading the sample into the apparatus, the time required for the sample and the lens to reach thermal equilibrium is the thermal time constant τ (= C / C /
k, where C is the heat capacity of the main unit, the unit is [J / ° C],
k is the radiation coefficient of the main unit after cooling, the unit is [W / ° C])
13. The charged particle beam device according to claim 12, which is shorter.
【請求項15】前記荷電粒子線装置において、露点を求
める手段を有し、その結果に基づいて前記冷却手段の冷
却能力を制御することを特徴とする請求項1〜14のい
ずれか1項記載の荷電粒子線装置。
15. The charged particle beam device according to claim 1, further comprising means for obtaining a dew point, and controlling the cooling capacity of said cooling means based on the result. Charged particle beam equipment.
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