JPS63114035A - ビ−ムの心合せ方法 - 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、粒子源、レンズシスム、ビーム傾斜装置、対
物レンズおよび中央制御装置を有する荷電粒子ビーム装
置内の荷電粒子のビームの心合せ方法に関するものであ
る。

このような方法は「ウルトラマイクロコピイ（ｕｌｔｒ
ａｍｉｃｒｏｃｏｐｙ）　Ｊ第３号、１９７８年、第４
９〜６０頁のエフ・ゼムリン（Ｆ、　Ｚｅｍｌｉｎ）外
の論文より知られている（以下ゼムリン論文という）。

このゼムリン論文には、例えばカーボン箔のデフラクト
グラム（ｄｉｆｆｒａｃｔｏｇｒａｍ）のタブｏ　−（
ｔａｂｌｅａｕ）が種々の方位の下で固定傾斜角を取る
ようにしたビーム心合せ方法が記載されている。一連の
デフラクトグラムの同様に等しい傾斜角度と評価を有す
る：方位角的に直径上に位置する２つのビーム走路によ
り、ビームに対する心合せ基準が取出される。このよう
な一連のデフラクトグラムの利用特に評価は比較的時間
がかかり、その結果この方法は既に一般的な用途には適
しない。より重大な欠点は：この方法を行った後でもビ
ームが実際に正確に心合せされているという保証が得ら
れないということである。それどころか、高い分解能力
調節に対しては、心合せの許容以上の偏差が生じる可能
性がある、これは、例えばディスプレースクリーン上の
一部で、最適な心合せに対する規準が、方向誤差が関係
のレンズの球面収差により相殺されることによっても満
たされることがあるということに基因する。この方法は
、その時間がかかるという性質のために、動的ビーム心
合せの用途にも余り適しない。

本発明の目的は、あらゆる環境において十分に正確な心
合せをきたすより一般に役立つビーム補正方法を得るこ
とにある。この目的を達成するために本発明は次の特徴
を有する、すなわち、傾斜装置の２つの調節に対するイ
メージの偏位をその中間に対称的に位置する第３の傾斜
装置調節に対して決定し、次いで前記のイメージの偏位
を中心のコンポジション露出（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
　ｅｘｐｏｓｕｒｅ）ビームの再調節によって互いに等
しくする。

本発明の方法によれば、イメージの偏位だけを比較すれ
ばよいので、この場合ビームの補正は比較的僅かな時間
しか必要とせず、また、この比較は中心位置に対して行
われるので、偏位の相互等化による心合せを行うことが
でき、このため全部の関係のビーム走路に対して最適の
心合せが保証づ− される。焦点合せにより、イメージは、測定に好ましい
動作距離が得られる迄互いに向けて動かされることがで
きる。

この方法は互いに交差する２つの方向で行うのが好まし
い。イメージの偏位は任意の所望のビーム傾斜周波数で
行うことができるので、この周波数は、偏位が簡単に検
出できるように選択することができる。この方法は、目
によって行ってもよいし或いはまたその目的に適した方
法によって自動的に行ってもよい。

ビーム偏位の自動的な測定に対しては、単一の検出器、
検出器線形アレーか線形位置感応検出器、互に交差して
配向された２つの線形検出器アレーか線形位置感応検出
器、或いはまたテレビジョン回路を有する走査検出シス
テムか例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器の自己走査
マトリックスの何れかを用いることができる。

この方法によりコンポジションに対する最適の露出角が
調節されると、レンズの付勢の変化によりイメージがス
クリーンの中心の回りに回転する−〇− ようにレンズの光軸が次のレンズシステムとディスプレ
ースクリーンに対して心合せされるのが望ましい。

動的な心合せは、関係のレンズ例えば対物レンズの付勢
の異なる値において、関係のビーム補正を決め、例えば
走査透過顕微鏡（ＳＴＥＭ）モードで働く電子顕微鏡に
対しては前記のビーム補正を装置のビーム偏向システム
にくえわまた透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）モードで働く電
子顕微鏡に対しては前記のビーム補正を画像偏向装置に
加えることによって実現される。この自動補正の調節も
自動的に行うことができる。

以下本発明を添付の図面を参照して実施例で更に詳しく
説明する。図面は電子顕微鏡の形の本発明方法実施装置
を示したものである。図の電子顕微鏡は、アノード２を
有する電子発生源１、ビーム傾斜装置または揺動体（ｗ
ｏｂｂｌｅｒ）　　３と絞り４、この場合には第１集束
レンズ５、第２集束レンズ６および集束絞り７を有する
集束システム、この場合には補助レンズ１９が内蔵され
た第１対物レンズ極８および第２対物レンズ極９を有す
る対物レンズ、ビーム走査システム１０、対物レンズス
ペース１１、回折絞り１３を有する回折レンズ１２、中
間レンズ１４、第１投写レンズ１５および第２投写レン
ズ１６を有する投写システム、カメラ１７、観察用スク
リーン１８より成る。これ等すべての構成要素は、電源
用の給電線２１と観察用窓２２とを有するハウジング２
０に納められている。このハウジングには、アイピース
２３、真空ポンプ２４および例えばプレートカメラまた
はその他の検出装置用のスペース２５がある。

中央制御装置２６は、少なくともビーム傾斜装置、対物
レンズ付勢装置２７、カメラ１７およびモニター２８と
接続される。本発明によれば、装置の付勢後、ビーム傾
斜装置の３つの調節に対する３つのビームディスプレー
がスクリーンまたはカメラに投写される。手動操作の場
合には、これ等は例えば直接にスクリーン上またはカメ
ラよりモニター２８上で調べることができる。イメージ
は、少なくとも数Ｈｚのビーム傾斜装置調節周波数によ
り同時に観察することができ、ビームの露出方向を再調
節することにより、中心イメージに対して対称的に配向
され、次いで対物レンズ焦点合せによって互の方向に動
かされることができる。この処理は同じ様にして自動的
に行うことができ、この場合には、検出装置が、スクリ
ーン上またはカメラのイメージの位置に関係した信号が
常に得られるように構成される。この検出装置より、中
心ビーム位置に対する差信号を取出し、この信号を露出
ビームの方向の再調節によって再び互に等しくすること
かできる。中心イメージに対する２つの偏位されたイメ
ージの距離は、対物レンズの付勢によって、測定および
比較に最も適した値に夫々調節することができる。自動
測定に対しては、結果として相互のビーム偏位を直接に
得ることのできる検出器の線形アレーまたは線形位置感
応検出器で操作するのが有利であろう。前記の信号の決
定は、線形検出器の２つの直交アレーまたは検出素子の
マトリックスによって更に精密にすることができる。ビ
ーム偏位は、中心の傾斜装置調節である基準調節に対し
て測定されるので、装置の関係部分を通じてのビーム変
化は、例えば関係のレンズ、この場合には対物レンズ、
の球面収差によって生じることのある可及的に低い画像
欠陥に対して最大限に利用される。

イメージ形成に最も関係あるレンズでは、レンズ付勢の
変化が、十分に正確なビーム調節に対して許容できない
ビーム偏位をきたすことがあるので、本発明ではそのた
めに動的な補正も設けられる。この補正も自動的に行う
ことができる。付勢に比例する信号が、対物レンズの付
勢装置２７から中央制御装置に送られる。この付勢にお
いてビーム偏位が決定されて補正され、これに必要なビ
ーム偏向装置の付勢は対物レンズ電流と関係する。

以上説明したビーム心合せはこのような装置のすべての
粒子レンズに適用することができるが、特に例えば電子
顕微鏡の対物レンズは前記の補正の対象として好適であ
る。イメージまたはスポットを強く決定するのはまさに
このタイプの装置の対物レンズであり、更にこのレンズ
に対ずろイ４勢−１０＝ は極めて変化する。このことは、荷電粒子で働く電子ビ
ームまたはイオンビーム書込装置または検査装置の対物
レンズ（ターミナルレンズとも呼ばれる）に同じ様に当
嵌まる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の方法を使用する電子顕微鏡の模型的断面図
である。 １・・・電子発生源　　　　２・・・アノード３・・・
ビーム傾斜装置　　４・・・絞り訃・・第１集束レンズ
　　６・・・第２集束レンズ７・・・集束絞り　　　　
　訃・・第１対物レンズ極９・・・第２対物レンズ極　
１０・・・ビーム走査システム１１・・・対物レンズス
ペース １２・・・回折レンズ　　　　１３・・・回折絞り１４
・・パ中間レンズ　　　　１５・・・第１投写レンズ１
６・・・第２投写レンズ　　１７・・・カメラ１８・・
・観察用スクリーン　２０・・・ハウジング２２・・・
観察用窓　　　　　２３・・・アイピース２４・・・真
空ホン７’　　　　　２５・・・スペース２６・・・中
央制御装置 ２７・・・対物レンズ付勢装置 ２８・・・モニター 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒子径、レンズシステム、ビーム傾斜装置、対物レ
   ンズおよび中央制御装置を有する荷電粒子ビーム装置内
   の荷電粒子のビームの心合せ方法において、傾斜装置の
   ２つの調節に対するイメージの偏位をその中間に対称的
   に位置する第３の傾斜装置調節に対して決定し、次いで
   前記のイメージの偏位を中心のコンポジション露出ビー
   ムの再調節によって互いに等しくすることを特徴とする
   ビーム心合せ方法。 ２、装置の光軸をＺ軸として用い、Ｘ方向の傾斜装置の
   調節およびＹ方向の調節の両方に対し、イメージ偏位を
   、両方向に対して同じである中心露出ビーム装置調節に
   対して決定する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、略々１Ｈｚと５０Ｈｚ間の傾斜装置調節周波数を用
   いる特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、イメージ偏位測定に唯１つの検出器を用いる特許請
   求の範囲第１項乃至第３項の何れか１項記載の方法。 ５、位置感応線形検出アレーを用いる特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の何れか１項記載の方法。 ６、検出システムと中央制御装置との間にテレビジョン
   回路を有する走査検出システムを用いる特許請求の範囲
   第１項乃至第３項の何れか１項記載の方法。 ７、自己走査電荷結合素子を用いる特許請求の範囲第１
   項乃至第３項の何れか１項記載の方法。 ８、対物レンズの付勢を制御することによりビーム偏位
   を最適検出に適合させる特許請求の範囲第１項乃至第７
   項の何れか１項記載の方法。 ９、荷電粒子のビームを用いる装置の走査透過電子顕微
   鏡モード調節において、対物レンズ付勢に応じたビーム
   偏向信号をビーム偏向装置に加える特許請求の範囲第１
   項乃至第８項の何れか１項記載の方法。 １０、荷電粒子を用いる装置の透過電子顕微鏡モード調
   節において、対物レンズ付勢に応じたビーム偏向信号を
   ビーム偏向装置に加える特許請求の範囲第１項乃至第８
   項の何れか１項記載の方法。 １１、透過電子顕微鏡モードと走査透過電子顕微鏡モー
   ド間の切換のために対物レンズに切換可能な補助レンズ
   を設け、この目的のために切換信号で制御される中央制
   御装置がこの目的に適したビーム偏向装置にビーム偏向
   信号を加える特許請求の範囲第９項または第１０項記載
   の方法。