JPS585955A - 動的偏向非点の補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷電粒子応用装置における動的偏向非点の補
正装置の改良に関する。

一般に１走査型の荷電粒子光学系！（ＣＲＴ。

ＳＥＭ、電子線描画装置等）において、荷電粒子を偏向
させると偏向位置に応じた非点収差が生じる。これを簡
単に偏向非点と呼ぶが、本発明は、この偏向非点の補正
装置に関するものである。

通−常、非点の補正は電界、磁界いずれによってもなさ
れるが、ここでは磁界型の場合について説明する。一般
に、非点の補正は、例えば第１図に示すような鞍型巻き
コイルに電流を流すことＫよって行う、第１図に例とし
て示した非点補正用コイルは同じ大きさのコイルを４つ
（図示の１．２゜３．４）＄備し、荷電粒子光学軸１１
のまわりに９０＠毎に配置させたものである。各コイル
に流すｔａｌ、、は第１図に示すような方向に流す。

これらのコイルで一対の非点補正用コイルを形成してい
る。非点の補正には、これと光学軸を中心に４５”回転
した同吟なもう一対の非点補正用コイルが必敦である。

これに流す電流１．アもｌ１ｌｌと同様な方向に電流ｔ
−流すことになる。

つぎに、かかる構成のコイルに、偏向非点の補る。この
流すべき％流Ｉｓｍ＠Ｌｙは非点の量に比例するもので
、この非点の量を補正すべき量として、以下補正ｔ（Δ
Ｘ、Δｙ）と呼ぶと、ＩＮＫ”ΔＸ１１ＩＦ−Δｙであ
る。これらの比例係数はコイルのサイズや巻き方、巻き
数等によシ決まるものである。以下％　ＬＸＩＩＩｊの
かわシにΔＸ、Δｙで説明する。

いま、荷電粒子光学軸と直交する面（試料面）上に、こ
の交点を原点として直交軸を描き、一方を水平偏向（Ｘ
偏向）もう一方を垂直偏向（Ｘ偏向）としたとき、この
非点補正器に流す電流の強さは、この水平、垂直偏向量
（以後（ｘ、ｙ）と略記する）の関数である。すなわち
、偏向座標点（ｘ、ｙ）に対して、補正ｔ（ｊＸ、　Δ
ｙ）は、で与えられることが知られている。この式は、
収差論から導かれる。すなわち、偏向非点収差係数ｔｋ
Ａ　（＝ａ＋ｉｂ）とし、偏向点をｃ　（＝＝）ｃ＋ｉ
ｙ）とすると、偏向非点はに４ｃｃ（＝Δｘ＋ｉΔｙ）
で表わされ、■■式のように表現すれば、ａ、＝ｂ、／
２：ｌ　　　　　　　　　　　・・・・・・■ａ、−−
ｂ、／２＝ｂ　　　　　　　　　　・・・・・・■なる
関係をもっていることが解る。ただ、このような、■、
■式で補正ができるのは、電子光学系が理想的な場合で
、さらに■、■式が成立するのは、ある特定の偏向器（
たとえばよく知られている磁界型のコサイン分布巻きコ
イル）の場合のみである。この分布がくずれると■、■
式は成立しなくなる。一般に、電子光学系は理想系から
ずれていると考えるべきである。し友がって、偏向非点
の補正を■、■式で行なったのでは補正残ヤが大きく、
実際の電子光学系に適用しても用をなさない。

本発明は、かかる点に層目してなされたものであり、一
般の荷電粒子光学系に即した偏向非点の補正が可能な装
ｖＩＬを提供するものである。

かかる目的を達成するために、本発明では、荷電粒子源
よシ放出される荷電粒子−を試料面上に結像するレンズ
または上記荷電粒子ＩＶＩＩを上船試料向上の任意の位
置に偏向する偏向器の内部またはその近傍に偏向非点収
差を補正する補正手段を配役してなシ、かつ荷電粒子光
学軸と直交する上記試料面上に１　この交点を原点とし
て直交軸を想定し、一方の軸を水平偏向方向、他方の軸
を垂直偏向方向としたとき、上記補正手段の補正信号を
、上記偏向器に供給される水平偏向信号および垂直偏向
信号のそれぞれの自乗に比例した信号と、上記水平偏向
信号と上記垂直偏向信号の積に比例した信号と、上記水
平偏向信号および上記垂直偏向信号のそれぞれに比例し
た信号との和により形成する如く構成したものである。

以下、本発明を笑施例を参照して詳細に説明する。

最初に、本発明における基本的原理について説明する。

本発明者らは、以下に示すように上記目的を達成し得る
必費取小限の補正式を導出した。

簡単のため、電子光学系の理想系からのずれを、電子線
の軸ずれの鎖点から考える。電子縁の帽ずれ菫は、通常
、平行すれと傾きのずれに分けられ、平行すれとしてｇ
（−δｘ　十’δ、）、傾きのずれとしてｔ（＝ｚｘ＋
ｔβ、）とする。このとき偏向非点としては、理論的に
複素表示して次式で与えられる。

ｋＡｃｃ＋ｋＬｔｃ＋耳ｈｇｃ　　　　　　　　　　−
”・■ここで、ｋム：偏向非点収差係数（−ａ−１−ｉ
ｂ）、Ｃ：偏向点（＝ｘ＋　ｉ　ｙ　）、 係数。

（収差の分類に関しては、Ｅ　、　Ｑｏｔｏ　ａｎｄ　
Ｔ。

１１０ｍａ　ｉ　０ＰＴＩＫ、　４６　（１９７７）　
２５５．を参照。）上記０式には偏向非点になるものの
みを抽出して表わしたが、実際には軸上でも生じる非点
がさらに加わっているが、これは定数となる。この０式
を前述した■、■式のように整理して表現すると、 で表わされる。ここで、前述の■、■式の他にｄ、＝Ｃ
，、ｄ、−Ｃアが成立する。これらの式が成立するのは
、特定の偏向器、ガえは磁界型ではコサイン分布巻きコ
イル、の場合のみである。

なお、静電型の場合には、かかる磁界型のコサイン分布
巻きコイルと同等な電界を生起せしめるものについて成
立する。

このように、■、■式を用いて偏向非点の補正を行えば
、前述した従来の補正即ち理想系で固有の非点収差の補
正だけでなく、荷電粒子線の軸ずれ等によって生起する
非点収差も除去することができ、従来のような補正残り
の問題が解消される。

また、上記■、■式は、簡単のため電子線の軸すれよシ
導いたが、光学部品（レンズ、偏向器婢）の製作誤差等
による理想状態からのずれに対しても同様に導出できる
。ただこのような場合には、時には、■、■式の（ｘＩ
、Ｊの項を分離して独立の係数を賛する場合がある。ま
た一般に理想状態からのずれ菫が小さいときは００式で
十分である。実用上、００式で％に問題はない。

第２図に、との■、■式で非点補正を行なう其源 体的な構成の一例を示す０図のように、荷電粒子５よシ
出友荷電粒子線６′ｆｔ：試料面１０上に結像するレン
ズ８またはこの結像された荷電粒子線６を試料面１０上
の任意の位置に偏向する偏向器９の内部かまたはその近
傍に非点補正器７を配設する。

非点補正器７は、例えば第１図に示すような鞍型巻きの
コイル（本発明ではこれに限るものではなくトロイダル
巻き等でもよい。）で１セツトの補正器を形成し、これ
と同一のものになる他１個のセットの補正器を荷電粒子
光学軸１１のまわシに４５１１回転させて配設した構成
になる。各コイルに流す電流の向きは、第１図に示すよ
うに正負の符号を有する。そして、両コイルに流する電
流の強さによシ、任意の非点の補正が可能となる。

かかる構成において、荷電粒子を所望の位置に“偏向す
る丸めに信号発生器１２によ如偏向信号が発生される。

この信号は偏向器９に与えられ荷電粒子を偏向点（ｘｔ
ｙ）に偏向する。信号発生器１２、偏向器９の間に増幅
器婢（図示省略）があることは言うまでもない。一方、
この信号発生器１２よシ発生された信号は、二乗回％１
３．引き算回路１４、乗算回路１５等によシ（ｘＩ−ｙ
冨）、ｘｙの信号が作られる。これらと、ｘ、ｙの信号
と、さらに設けられ九レジスタ１６にあらかじめ求めて
おかれた係数ｇ、、ｂ、・・・・・・ｄ、とにより乗算
加算回路１７によシ■、■式相当の信号が作られる。こ
れを非点補正器７に与えれば任意点（ｘ、ｙ）での非点
補正ができることになる。この乗算加算回路１７、非点
補正器７の間に増幅器等（図示省略）があることは言う
までもない。

なお、上記レジスタ１６にあらかじめ記憶される係数”
ｌ１１ｂＸ・・・・・・’Ｆ＊’Ｆは、前もって測定さ
れ九偏向非点の大きさによシ求められ九ものであし、例
えは、少なくとも４個の偏向点での非点量を測定するこ
とによ）求めることが可能である。

また、 （Ｘｔ　ｙ　）　”　（Ｏｔ　Ｏ−）での原点での非点
もこの同じ非点補正器で取り除くためにレジスタ１６に
この原点での非点量に相当する信号量ｅ、、ｅ。

なる定数項をさよに入力しておき、乗算加算回路１１で
さらに加えたものを信号としてもよいことは言うまでも
ない。これをなさない場合には、（ｘ＊　ｙ　）　＝　
（ｏ　、　ｏ　）での非点補正を別の非点補正器で行な
えばよい。さらに、これらの非点補正回路のかわヤに、
マイクロコンピュータやその他汎用の回路な夛手段で行
なうことも可能である。

また、以上のガでは、非点補正器の磁界型の場合につい
て説明したが、静電型導電板で構成されていても同じこ
とがいえ、上記■、■式の電圧を印加すればよい。

さらに、本発明で、高次収差が問題になるときには　Ｘ
　Ｉ　、　ｙ　零の係数を独立にさせたシ、さらに高次
項ＸＩ　、）（ｍｙ等を入れればよい。したがって、本
発明ではこの■、■式相当の式を含むものはすべて含ま
れるものである。この場合には、上述し九非点補正用コ
イルもしくは導電板は、少なくとも４個以上必訣である
。例えば、光学軸のまわシに４５°毎に８個のコイルも
しくは導電板で１セツトの補正器を構成する。

以上詳述したように、本発明によれば、一般の荷電粒子
光学系に即した動点偏向非点の補正を可能ならしめるも
のであり、特に走査量の荷電粒子応用装置に適用しＣそ
の効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、非点補正器用コイルの一例を示す概略図、お
よび第２図は、本発明の一実施鉤を示すブロック図であ
る。 ５・・・荷電粒子源、７・・・非点補正器、８・・・レ
ンズ、９・・・偏向器、１２・・・信号発生器、１３・
・・二乗回路、１４・・・引き算回路、１５・・・掛算
回路、１６・・・レジスタ、１７・・・掛算加算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子源より放出される荷電粒子線を試料面上に
   結像するレンズまたは上記荷電粒子線を上記試料面上の
   任意の位置に偏向する偏向器の内部またはその近傍に偏
   向非点収差を補正する補正手段を配設してなり、かつ荷
   電粒子光学軸と直交する上記試料面上に、この交点を原
   点とＬして直交軸を想定し、一方の軸を水平偏向方向、
   他方の方の軸を垂直偏向方向としたとき、上記補正手段
   の補正信号を、上記偏向器に供給される水平偏向信号お
   よび垂直偏向信号のそれぞれの自乗に比例した信号と、
   上記水平偏向信号と上記垂直偏向信号の積に比例した信
   号と、上記水平偏向信号および上記垂直偏向信号のそれ
   ぞれに比例し良信号とを含む如く構成したことを％徴と
   する動的偏向非点の補正装置。 ２　上記％Ｗｆ請求の範囲第１項記載の補正装置におい
   て、少なくとも４個のコイルまたは導電板が、上記向電
   粒子光学軸のまわシに９０１１毎に自己直されてなるも
   ので１個のセットをなし、これと同様の構成になる他１
   個のセットとが、上記荷電粒子光学軸のまわシに互いに
   ４５＠　回転した位置関係になる如く配設し、かつかか
   る２個のセットに独立に上記補正信号を与えて、偏向非
   点を補正する如く構成したことを特徴とする動的偏向非
   点の補正装置。 ３、　上記特許請求の範囲第１項または第２項記載の補
   正装置において、上記補正手段の補正信号を、上記偏向
   器に供給される水平偏向信号および垂直偏向信号のそれ
   ぞれの自乗の差に比例した信号と、上記水平偏向信号と
   上記垂直偏向信号の積に比例じた信号と、上記水平偏向
   信号および上記垂直偏向信号のそれぞれに比例した信号
   とを含む如く構成し九ことを特徴とする動的偏向非点の
   補正装置。