JPS6338826B2

JPS6338826B2 -

Info

Publication number: JPS6338826B2
Application number: JP56103287A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kuroda; Masaru Myazaki; Taido Uno
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1988-08-02
Also published as: JPS585955A

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、走査型の荷電粒子応用装置（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、磁界いずれによつて
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によ
つて行う。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）準備し、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
流す電流Isx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°回転した同等なもう一対の非点補正用コイ
ルが必要である。これに流す電流IsyもIsxと同様
な方向に電流を流すことになる。

つぎに、かかる構成のコイルに、偏向非点の補
正のための流すべき電流I_sx，I_syについて述べる。
この流すべき電流I_sx，I_sy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
下補正量（Δx、Δy）を呼ぶと、I_sx∝Δx、I_sy∝
Δyである。これらの比例係数はコイルのサイズ
や巻き方、巻き数等により決まるものである。以
下、I_sx，I_syのかわりに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（ｙ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、補正量（Δx、Δy）は、 Δx＝a_x（x²−y²）＋b_xxy …… Δy＝a_x（x²−y²）＋b_yxy …… 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
をk_A（＝ａ＋ib）とし、偏向点をｃ（＝ｘ＋iy）と
すると、偏向非点はk_Acc（＝Δx＋iΔy）で表わさ
れ、、式のように表現すればよい。

a_x＝b_y／２＝ａ …… a_y＝−b_x／２＝ｂ …… なる関係をもつていることが解る。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。したがつて、偏向非
点の補正を、式で行なつたのでは補正残りが
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、かかる点に着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
補正が可能な装置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、本発明を実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
的を達成し得る必要最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、
電子線の軸ずれの観点から考える。電子線の軸ず
れ量は、通常、平行ずれと傾きのずれに分けら
れ、平行ずれとしてｇ（＝δ_x＋iδ_y）、傾きのずれ
としてｔ（β_x＋iβ_y）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。

k_Acc＋k_Ltc＋κ_Agc …… ここで、k_A：偏向非点収差係数（＝ａ＋ib）、ｃ：偏向点（＝ｘ＋iy）、 k_L：コマ収差係数、 κ_A：偏向系の軸外（物点の）非点収差係数。

（収差の分類に関しては、E.Goto and T.
soma；OPTIK、46（1977）255.を参照。）上記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
らに加わつているが、これは定数となる。この
式を前述した、式のように整理して表現する
と、 Δx＝a_t（x²−y²）＋b_xxy＋c_xｘ＋d_xｙ …… Δy＝a_y（x²−y²）＋b_xxy＋c_yｘ＋d_yｙ …… で表わされる。ここで、前述の、式の他にd_y
＝c_x、d_x＝−c_yが成立する。これらの式が成立す
るのは、特定の偏向器、例えば磁界型ではコサイ
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
れ等によつ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
ずれより導いたが、光学部品（レンズ、偏向器
等）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（x²−y²）の項を分離し
て独立の係数を要する場合がある。また一般に理
想状態からのずれ量が小さいときは式で十分
である。実用上、式で特に問題はない。

第２図に、この、式で非点補正を行なう具
体的な構成の一例を示す。図のように、荷電粒子
源５より出た荷電粒子線６を試料面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
個のセツトの補正器を荷電粒子光学軸１１のまわ
りに45゜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
の強さにより、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
偏向するために信号発生器１２により偏向信号が
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（ｘ、ｙ）に偏向する。信号発生器
１２、偏向器９の間に増幅器等（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より発生された信号は、二乗回路１３、引き
算回路１４、乗算回路１５等により（x²−y²）、
xyの信号が作られる。これらと、ｘ、ｙの信号
と、さらに設けられたレジスタ１６にあらかじめ
求めておかれた係数a_x、b_x……d_yとにより乗算加
算回路１７により、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
示せず）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a_x、b_x……c_y、d_yは、前もつて測定された
偏向非点の大きさにより求められたものであり、
例えば、少なくとも４個の偏向点での非点量を測
定することにより求めることが可能である。

また、（ｘ、ｙ）＝（０、０）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_x、e_yなる定
数項をさらに入力しておき、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）
＝（０、０）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
わりに、マイクロコンピユータやその他汎用の回
路なり手段で行なうことも可能である。

また、以上の例では、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、x²、y²の係数を独立にさせたり、さらに高
次項x³、x²y等を入れればよい。したがつて、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、上述した
非点補正用コイルもしくは導電板は、少なくとも
４個以上必要である。例えば、光学軸のまわりに
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的偏向非点の補正を可
能ならしめるものであり、特に走査型の荷電粒子
応用装置に適用して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、本発明の一実施例を示す
ブロツク図である。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、１
３……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

【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た信号とを含
む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。２上記特許請求の範囲第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、上記荷電粒子光学軸のまわりに90゜毎に配置
されてなるもので１個のセツトをなし、これと同
様の構成になる他１個のセツトとが、上記荷電粒
子光学軸のまわりに互いに45゜回転した位置関係
になる如く配設し、かつかかる２個のセツトに独
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を含む
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。