JPS6359223B2 - - Google Patents
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- JPS6359223B2 JPS6359223B2 JP57168178A JP16817882A JPS6359223B2 JP S6359223 B2 JPS6359223 B2 JP S6359223B2 JP 57168178 A JP57168178 A JP 57168178A JP 16817882 A JP16817882 A JP 16817882A JP S6359223 B2 JPS6359223 B2 JP S6359223B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/302—Controlling tubes by external information, e.g. programme control
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、Ｘ線マイクロアナライザー及び走査
電子顕微鏡等の電子線装置に組込まれる試料への
照射電子線電流を制御する装置に関する。 ［従来技術］ Ｘ線マイクロアナライザー及び走査電子顕微鏡
においては、電子線の加速電圧と、試料を照射す
る電子線の電流値は、夫々数100V〜数KV、
10-12A〜10-6Aと大変広い範囲に亘つている。更
に、対物レンズ即ち最終段の集束レンズと試料と
の距離（ワーキングデイスタンス）や試料上にお
ける電子線の開き角を決める最終段の絞りの孔径
も数段階に切換えられるように構成されている。
オペレータは、表示される走査電子顕微鏡像が高
分解能且つ高いSN比となるようにこれらの試料
観察の条件を決める必要がある。通常は、試料の
種類が生物組織、金属、半導体、セラミツクであ
るかに応じて、又試料の表面状態が粗いか滑らか
であるか等に応じて、電子線の加速電圧（Ve）、
試料上の電子線電流（Ie）、ワークデイスタンス
（Wd）及び絞り孔径（Da）等のフアクターを手
動で制御していた。これら４つのフアクターのな
かで、加速電圧（Ve）とワークデイスタンス
（Wd）は試料の種類や試料表面の状態に応じて
比較的容易に最適状態に決定されるが、このよう
にして決定された（Ve）及び（Wd）の値と所望
とする電子線電流（Ie）の値に対して試料上の電
子線スポツト径が最小となるように絞り孔径
（Da）を選択することは難しく、通常この（Da）
の選択操作はオペレータの勘と試行錯誤によつて
行われており、非常に煩わしく時間の掛かる操作
であつた。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、このような従来装置の問題を
解決して、与えられた電子線加速電圧（Ve）、電
子線電流（Ie）及びワーキングデイスタンス
（Wd）に対して試料上の電子線ビーム径が最小
となるような最適絞り孔径（Da）の選択操作が
容易に行えるようにすることにある。 ［発明の構成］ 本発明は、電子銃から発生する電子線を集束レ
ンズと対物レンズからなる集束レンズ系によつて
試料に照射する装置において、前記電子銃におけ
る電子線加速電圧を可変する加速電圧制御手段
と、前記試料を照射する電子線の電流値を指定す
る電流指定手段と、前記試料を照射する電子線の
開き角を決める絞りの孔径を複数の異つたものに
切換える絞り可変手段を備えると共に、前記加速
電圧指定手段と前記電流指定手段からの出力に基
づいて試料上に集束する電子線のビーム径が最小
となるように前記絞り可変手段の最適操作状態を
決定する信号処理手段を設け、該信号処理手段の
出力によつて前記絞り可変手段の最適操作状態を
表示するか或るいは直接に前記絞り可変手段を自
動制御するようにしたものである。 ［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例装置を示すもので
ある。図中、１は気密な真空鏡筒を示し、該鏡筒
の上端にはカソード３、制御電極４及びアノード
５からなる電子銃２が収納されており、電子銃電
源６は接地電位に保たれたアノード５とカソード
３の間にカソード３から放出される電子線を加速
するための負の高電圧（Ve）を印加する。又、
電子銃電源６は加速電圧（Ve）に応じて電子銃
が最適（最大）な輝度を維持するようにカソード
３と制御電極４との間に制御電圧を印加する。電
子銃電源６の出力は、信号処理手段７によつて制
御され、該信号処理手段７には操作パネルに配置
された加速電圧指定手段８からの信号が供給され
ている。 装置の光軸Ｚに沿つて電子銃２から放出された
電子線は、集束レンズ９と対物レンズ１０によつ
て順次集束され、電子銃２の仮想電子源の縮小像
が試料ステージ１２に載置された試料１１に結像
される。電子銃２と試料１１の間には種々の絞り
が配置されているが、その中で絞り孔径が試料上
における電子線の開き角を決めることになる移動
機構１４に保持された絞り１３が特に重要であ
る。絞り１３は、その中心線に沿つて複数の異な
つた孔径の絞り穴が穿たれた帯状の薄い箔からな
り、移動機構１４を操作して帯状箔を光軸Ｚと直
交するＸ軸に沿つて移動させることにより、異な
つた孔径を有する絞り孔の内から任意の絞り孔の
中心を光軸Ｚと一致させることができる。試料ス
テージ１２は、対物レンズ１０の下磁極片１０ｐ
と試料１１の間のワーキングデイスタンス
（Wd）を可変するため試料１１を光軸Ｚにつて
移動させる機構を備えている。レンズ９及び１０
は、レンズ電源１５及び１６によつて夫々励起さ
れ、レンズ電源１５，１６は、電流指定手段１７
とフオーカス調整手段１８の出力が供給される信
号処理手段７によつて制御される。信号処理手段
７からの出力は、絞り１３の最適な孔径（Da）
を表示するための表示手段１９と電子線電流値
（Ie）及び電子線のビーム径を表示するための表
示手段２０へ供給される。 走査顕微鏡像を表示するためには、走査電源２
２の出力が供給される偏向コイル２１によつて試
料面上を電子線で２次元的に走査し、試料１１か
ら放出される２次電子を検出器２３によつて検出
する。検出器２３によつて検出された信号は、輝
度変調信号としてアンプ２５を介して陰極線管２
４に供給され、陰極線管２４の画面には走査像が
表示される。 第２図は、第１図の装置における電子線経路を
概略的に示したものである。第２図において、電
子銃２から発散する電子線は集束レンズ９と対物
レンズ１０によつて順次縮小され、試料上に非常
に小さな径のスポツトを形成する。距離Ｗは、
Zpを対物レンズ１０の下磁極片１０ｐと対物レ
ンズ１０の主面との間の距離とすると、間係式Ｗ
＝Wd＋Zpで表わされる。 試料上における電子線のビーム径（dp）は次
の(1)式によつて表わされる。この式において
（do）は電子銃に形成される仮想電子源の直径で
あり、（ds）は球面収差のみを有すると仮定した
集束レンズ系によつて形成される理論的に最も小
さなビーム径を表わす。 dp（d2 p＋d2 s）1/2 ……(1) 又、(1)式は（Ve）を加速電圧（volt）、（Ie）
を試料に照射される電流（ampere）、（β）を電
子銃の輝度（amperes／（cm）2・（sterad.））、
（Cs）を集束レンズ系（主として対物レンズ）の
球面収差係数、及び（α）を絞り１３の孔径
（Da）とワークデイスタンス（Wd）によつて決
まる試料面上における電子線の開き角とすると、
次の(2)式のようにも表わされる。 dp＝〔（4Ie／π2β＋5.58×10-8／Ve）・１／α2 ＋（１／２Cs）2・α6〕1/2 ……(2) 第３図における曲線Ｃ２２は、Da＝110μｍ、
Ｗ＝15mm、Ve＝10KVの条件における電子線電流
（Ie）とビーム径（dp）の関係を表している。Ｗ
＝15mm、Ve＝10KVという条件で（Da）の値を
変化させても曲線Ｃ２２と同じような傾向を示す
曲線が得られる。これらの曲線や曲線Ｃ２２の包
絡線を表したものが第３図中の破線Ｌ２である。
破線Ｌ２と曲線Ｃ２２との交点は、Ie＝６×
10-11A、Ve＝10KVの条件ではDa＝110μｍとし
たときにビームの最小径dm＝125Åが得られるこ
とを意味している。一般的には、最小ビーム径
（dm）とそれに対応する最適開き角（αop）は次
の(3)、(4)式によつて表わされる。 dm＝（Ie／2.47β＋5.58×10-3／Ve）3/8・Cs1/4……(3
) αop＝｛Ie／2.47β＋5.58×10-5／Ve＋5.38／Cs2｝1/8
……(4) (3)、(4)式における球面収差係数（Cs）は夫々
の装置におけるワーキングデイスタンス（Wd）
の値が一定であれば一定に保たれる。又、(3)、(4)
式における電子銃２の輝度（β）は各加速電圧
（Ve）において殆んど一定に保たれる。 (3)、(4)式における電子線電流（Ie）の値はレン
ズ電源１５の出力を変えることによつて変えられ
る。即ち、大きな電子線電流値を得るには絞り１
３を通過する電子線と電子銃２から放出される全
ての電子線との割合が大きくなるように、レンズ
電源１５の出力を減少させる。逆に、小さな電子
線電流値を得るには絞り１３を通過する電子線と
電子銃２から放出される全ての電子線との割合が
小さくなるように、レンズ電源１５の出力を増大
させる。 試料表面における電子線の集束状態は、陰極線
管２４の画面に表示される走査像が鮮明になるよ
うにレンズ電源１６の出力を制御することにより
調整される。このフオーカシングの調整を正確に
行うことによつて、距離（Ｗ）を知ることができ
る。即ち、対物レンズの焦点距離は加速電圧
（Ve）とレンズ電源１６の調整された出力の値か
ら計算される。そして、この計算された対物レン
ズの焦点距離と第２図に示される幾何学的な関係
から距離（Ｗ）を求めることができる。従つて、
フオーカス調整手段１５を距離（Ｗ）に対応した
位置信号の発生手段として利用することが可能と
なる。 (3)、(4)式における（半）開き角（α）は、絞り
１３の半径（Da）及び若しくは距離（Ｗ）を変
化させることによつて変えられる。 第４図における真つ直ぐな破線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３はビーム径と電子線電流（Ie）の関係を表して
いる。これらの破線は、夫々第(3)式におけるパラ
メータ（Ve）、（Ｗ）をVe＝1KV、10KV、
30KV、Ｗ＝15mmとして求めたものである。絞り
の径（Da）又は開き角（α）を連続的に変化さ
せることのできる特殊な装置を用いれば、これら
の破線で示される関係を厳密に満足させるように
集束レンズ系を制御することが可能である。一
方、絞りの径（Da）が、例えば70μｍ、110μｍ、
170μｍというように段階的に変えられる従来装
置においては、破線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の代わりに
曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で示される関係を満足させ
るように集束レンズ系を制御することが可能であ
る。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、夫々第４図に示される
，，，の領域に応じて絞り径（Da）を
変化させること、即ち、幾つかの曲線Ｃ１３……
Ｃ１４，Ｃ２１……Ｃ２４，Ｃ３１……Ｃ３４を
繋ぎ合せることによつて得られる。 第４図における曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から、Ｗ
＝15mmとして次に示す「表」のデータが得られ
る。パタメータWdを変えた場合には、曲線Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３はずれたり移動したりするが、曲
線の形は余り変わらない。従つて、「表」に対応
する類似したデータが各条件、例えばＷ＝20mm、
40mmについて得られる。
電子顕微鏡等の電子線装置に組込まれる試料への
照射電子線電流を制御する装置に関する。 ［従来技術］ Ｘ線マイクロアナライザー及び走査電子顕微鏡
においては、電子線の加速電圧と、試料を照射す
る電子線の電流値は、夫々数100V〜数KV、
10-12A〜10-6Aと大変広い範囲に亘つている。更
に、対物レンズ即ち最終段の集束レンズと試料と
の距離（ワーキングデイスタンス）や試料上にお
ける電子線の開き角を決める最終段の絞りの孔径
も数段階に切換えられるように構成されている。
オペレータは、表示される走査電子顕微鏡像が高
分解能且つ高いSN比となるようにこれらの試料
観察の条件を決める必要がある。通常は、試料の
種類が生物組織、金属、半導体、セラミツクであ
るかに応じて、又試料の表面状態が粗いか滑らか
であるか等に応じて、電子線の加速電圧（Ve）、
試料上の電子線電流（Ie）、ワークデイスタンス
（Wd）及び絞り孔径（Da）等のフアクターを手
動で制御していた。これら４つのフアクターのな
かで、加速電圧（Ve）とワークデイスタンス
（Wd）は試料の種類や試料表面の状態に応じて
比較的容易に最適状態に決定されるが、このよう
にして決定された（Ve）及び（Wd）の値と所望
とする電子線電流（Ie）の値に対して試料上の電
子線スポツト径が最小となるように絞り孔径
（Da）を選択することは難しく、通常この（Da）
の選択操作はオペレータの勘と試行錯誤によつて
行われており、非常に煩わしく時間の掛かる操作
であつた。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、このような従来装置の問題を
解決して、与えられた電子線加速電圧（Ve）、電
子線電流（Ie）及びワーキングデイスタンス
（Wd）に対して試料上の電子線ビーム径が最小
となるような最適絞り孔径（Da）の選択操作が
容易に行えるようにすることにある。 ［発明の構成］ 本発明は、電子銃から発生する電子線を集束レ
ンズと対物レンズからなる集束レンズ系によつて
試料に照射する装置において、前記電子銃におけ
る電子線加速電圧を可変する加速電圧制御手段
と、前記試料を照射する電子線の電流値を指定す
る電流指定手段と、前記試料を照射する電子線の
開き角を決める絞りの孔径を複数の異つたものに
切換える絞り可変手段を備えると共に、前記加速
電圧指定手段と前記電流指定手段からの出力に基
づいて試料上に集束する電子線のビーム径が最小
となるように前記絞り可変手段の最適操作状態を
決定する信号処理手段を設け、該信号処理手段の
出力によつて前記絞り可変手段の最適操作状態を
表示するか或るいは直接に前記絞り可変手段を自
動制御するようにしたものである。 ［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例装置を示すもので
ある。図中、１は気密な真空鏡筒を示し、該鏡筒
の上端にはカソード３、制御電極４及びアノード
５からなる電子銃２が収納されており、電子銃電
源６は接地電位に保たれたアノード５とカソード
３の間にカソード３から放出される電子線を加速
するための負の高電圧（Ve）を印加する。又、
電子銃電源６は加速電圧（Ve）に応じて電子銃
が最適（最大）な輝度を維持するようにカソード
３と制御電極４との間に制御電圧を印加する。電
子銃電源６の出力は、信号処理手段７によつて制
御され、該信号処理手段７には操作パネルに配置
された加速電圧指定手段８からの信号が供給され
ている。 装置の光軸Ｚに沿つて電子銃２から放出された
電子線は、集束レンズ９と対物レンズ１０によつ
て順次集束され、電子銃２の仮想電子源の縮小像
が試料ステージ１２に載置された試料１１に結像
される。電子銃２と試料１１の間には種々の絞り
が配置されているが、その中で絞り孔径が試料上
における電子線の開き角を決めることになる移動
機構１４に保持された絞り１３が特に重要であ
る。絞り１３は、その中心線に沿つて複数の異な
つた孔径の絞り穴が穿たれた帯状の薄い箔からな
り、移動機構１４を操作して帯状箔を光軸Ｚと直
交するＸ軸に沿つて移動させることにより、異な
つた孔径を有する絞り孔の内から任意の絞り孔の
中心を光軸Ｚと一致させることができる。試料ス
テージ１２は、対物レンズ１０の下磁極片１０ｐ
と試料１１の間のワーキングデイスタンス
（Wd）を可変するため試料１１を光軸Ｚにつて
移動させる機構を備えている。レンズ９及び１０
は、レンズ電源１５及び１６によつて夫々励起さ
れ、レンズ電源１５，１６は、電流指定手段１７
とフオーカス調整手段１８の出力が供給される信
号処理手段７によつて制御される。信号処理手段
７からの出力は、絞り１３の最適な孔径（Da）
を表示するための表示手段１９と電子線電流値
（Ie）及び電子線のビーム径を表示するための表
示手段２０へ供給される。 走査顕微鏡像を表示するためには、走査電源２
２の出力が供給される偏向コイル２１によつて試
料面上を電子線で２次元的に走査し、試料１１か
ら放出される２次電子を検出器２３によつて検出
する。検出器２３によつて検出された信号は、輝
度変調信号としてアンプ２５を介して陰極線管２
４に供給され、陰極線管２４の画面には走査像が
表示される。 第２図は、第１図の装置における電子線経路を
概略的に示したものである。第２図において、電
子銃２から発散する電子線は集束レンズ９と対物
レンズ１０によつて順次縮小され、試料上に非常
に小さな径のスポツトを形成する。距離Ｗは、
Zpを対物レンズ１０の下磁極片１０ｐと対物レ
ンズ１０の主面との間の距離とすると、間係式Ｗ
＝Wd＋Zpで表わされる。 試料上における電子線のビーム径（dp）は次
の(1)式によつて表わされる。この式において
（do）は電子銃に形成される仮想電子源の直径で
あり、（ds）は球面収差のみを有すると仮定した
集束レンズ系によつて形成される理論的に最も小
さなビーム径を表わす。 dp（d2 p＋d2 s）1/2 ……(1) 又、(1)式は（Ve）を加速電圧（volt）、（Ie）
を試料に照射される電流（ampere）、（β）を電
子銃の輝度（amperes／（cm）2・（sterad.））、
（Cs）を集束レンズ系（主として対物レンズ）の
球面収差係数、及び（α）を絞り１３の孔径
（Da）とワークデイスタンス（Wd）によつて決
まる試料面上における電子線の開き角とすると、
次の(2)式のようにも表わされる。 dp＝〔（4Ie／π2β＋5.58×10-8／Ve）・１／α2 ＋（１／２Cs）2・α6〕1/2 ……(2) 第３図における曲線Ｃ２２は、Da＝110μｍ、
Ｗ＝15mm、Ve＝10KVの条件における電子線電流
（Ie）とビーム径（dp）の関係を表している。Ｗ
＝15mm、Ve＝10KVという条件で（Da）の値を
変化させても曲線Ｃ２２と同じような傾向を示す
曲線が得られる。これらの曲線や曲線Ｃ２２の包
絡線を表したものが第３図中の破線Ｌ２である。
破線Ｌ２と曲線Ｃ２２との交点は、Ie＝６×
10-11A、Ve＝10KVの条件ではDa＝110μｍとし
たときにビームの最小径dm＝125Åが得られるこ
とを意味している。一般的には、最小ビーム径
（dm）とそれに対応する最適開き角（αop）は次
の(3)、(4)式によつて表わされる。 dm＝（Ie／2.47β＋5.58×10-3／Ve）3/8・Cs1/4……(3
) αop＝｛Ie／2.47β＋5.58×10-5／Ve＋5.38／Cs2｝1/8
……(4) (3)、(4)式における球面収差係数（Cs）は夫々
の装置におけるワーキングデイスタンス（Wd）
の値が一定であれば一定に保たれる。又、(3)、(4)
式における電子銃２の輝度（β）は各加速電圧
（Ve）において殆んど一定に保たれる。 (3)、(4)式における電子線電流（Ie）の値はレン
ズ電源１５の出力を変えることによつて変えられ
る。即ち、大きな電子線電流値を得るには絞り１
３を通過する電子線と電子銃２から放出される全
ての電子線との割合が大きくなるように、レンズ
電源１５の出力を減少させる。逆に、小さな電子
線電流値を得るには絞り１３を通過する電子線と
電子銃２から放出される全ての電子線との割合が
小さくなるように、レンズ電源１５の出力を増大
させる。 試料表面における電子線の集束状態は、陰極線
管２４の画面に表示される走査像が鮮明になるよ
うにレンズ電源１６の出力を制御することにより
調整される。このフオーカシングの調整を正確に
行うことによつて、距離（Ｗ）を知ることができ
る。即ち、対物レンズの焦点距離は加速電圧
（Ve）とレンズ電源１６の調整された出力の値か
ら計算される。そして、この計算された対物レン
ズの焦点距離と第２図に示される幾何学的な関係
から距離（Ｗ）を求めることができる。従つて、
フオーカス調整手段１５を距離（Ｗ）に対応した
位置信号の発生手段として利用することが可能と
なる。 (3)、(4)式における（半）開き角（α）は、絞り
１３の半径（Da）及び若しくは距離（Ｗ）を変
化させることによつて変えられる。 第４図における真つ直ぐな破線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３はビーム径と電子線電流（Ie）の関係を表して
いる。これらの破線は、夫々第(3)式におけるパラ
メータ（Ve）、（Ｗ）をVe＝1KV、10KV、
30KV、Ｗ＝15mmとして求めたものである。絞り
の径（Da）又は開き角（α）を連続的に変化さ
せることのできる特殊な装置を用いれば、これら
の破線で示される関係を厳密に満足させるように
集束レンズ系を制御することが可能である。一
方、絞りの径（Da）が、例えば70μｍ、110μｍ、
170μｍというように段階的に変えられる従来装
置においては、破線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の代わりに
曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で示される関係を満足させ
るように集束レンズ系を制御することが可能であ
る。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、夫々第４図に示される
，，，の領域に応じて絞り径（Da）を
変化させること、即ち、幾つかの曲線Ｃ１３……
Ｃ１４，Ｃ２１……Ｃ２４，Ｃ３１……Ｃ３４を
繋ぎ合せることによつて得られる。 第４図における曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から、Ｗ
＝15mmとして次に示す「表」のデータが得られ
る。パタメータWdを変えた場合には、曲線Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３はずれたり移動したりするが、曲
線の形は余り変わらない。従つて、「表」に対応
する類似したデータが各条件、例えばＷ＝20mm、
40mmについて得られる。
【表】
第１図の装置における信号処理手段７に内蔵さ
れた読出し専用記憶手段（ROM）には、予め上
記「表」に類似する多数の表に表わされるデータ
が記憶されている。して、信号処理手段７は、記
憶された多数の表の中からワーキングデイスタン
スの条件に適つた一つ、例えば上記「表」を選び
出し、この「表」において加速電圧指定手段８か
らの加速電圧（Ve）信号に応じて例えば10KVの
行を選び、電流指定手段１７からの信号Ie＝２×
10-11Aに応じて例えば「表」中の（≦６×
10-10A）の列を選ぶ。このようにして70μｍの絞
り径が決定される。信号処理手段７は、この決定
された絞り径又はその径を有する絞りの名称、例
えばＢ（Ａ、Ｃ又はＤ）が表示段１９に表示され
るように表示手段１９に信号を供給する。更に、
信号処理手段７は表示手段２０に対して、曲線Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３を表すデータの記憶された前記
ROMから読み出したビーム径の値を表すための
信号を供給する。従つて、オペレータが表示手段
１９に表示される内容に従つて操作することによ
り最適（最小）のビーム径が得られる。 第５図は、本発明の他の実施例装置を示すもの
で第１図におけるものと同じ符号を付したものは
同じ構成要素を表している。第５図に示される装
置は、第１図の装置に比較して試料ステージ１２
と絞りの移動機構１４を駆動するためのモータ２
６，２７を設けた点が異なる。モータ２６は、操
作パネルに設けられたワークデイスタンス（W.
D.）指定手段２８からの出力が供給される信号
処理手段７からの出力によつて駆動される。従つ
て、第１図に示す装置が位置信号発生手段として
フオーカシング調整手段を使用していたのに対し
て、ワークデイスタンス指定回路２８はそれ自体
に距離Ｗ（又はWd）に対応した位置信号を発生
するための位置信号発生手段として用いることが
できる。移動機構１４は、絞り径（Da）が決定
された信号処理手段７の出力によつてモータ２７
によつて自動的に駆動される。そのため、第５図
の装置は第１図の装置に示されような表示手段１
９は備えていない。 所で、パラメータVe、Ie、Wdがとる数値の数
が増えるにつれて、信号処理手段７のROMに記
憶させるべきデータは莫大な量に達つし、ROM
に要求される記憶容量が大きくなるだけでなく、
信号処理手段７における演算時間も長くなる。こ
の問題は、以下の条件を満足する集束レンズ系を
備えた装置を使用することにより解決することが
できる。 即ち、第２図から次の条件が得られる。 Ｎ・tanDa／２（Ｎ−Ｌ）＝Ｗ・tanα αとDa／２（Ｎ−Ｌ）の値が極めて小さいときには、 上式は次のように書換えられる。 Da・Ｎ／２（Ｎ−Ｌ）＝Ｗ・α ∴α＝Da／２（Ｎ−Ｌ
）・Ｎ／Ｗ 集束レンズ９による結像位置が僅かしかずれな
い（Ｎ≒Ｎ−Ｌ）とすると、Da・Ｎ／２（Ｎ−Ｌ）の値
は 定数となるので、上式は更に更に次のように書換
えられる。 α１／Ｗ （Ｗ）の可変範囲以内において関係式CsW4
が成立つときには、(4)式から次の式が得られる。 αop（１／C2／S）1/8＝（１／Cs）1/4＝１／Ｗ
α この式は、αが（Ｗ）の変化対してα１／Ｗ
の関係で変化しても、α＝αopの関係が常に成立
つことを意味している。 以上から、球面収差係数（Cs）がW4に比例す
る装置においては、最適な絞り径（Da）を決め
るためには（Ｗ）又は（Wd）の値は理論的に考
慮しなくてよくなり、ROMへ記憶させておくべ
きデータの量が上記条件を満足しない装置よりも
少くできる。又、球面収差係数（Cs）が厳密に
はW4に比例しないがW3には略比例するような場
合においても、（Ｗ）又は（Wd）の値を考慮せ
ずに絞り径（Da）を選択しても最適値に近い値
が選択される。更に、（Ｗ）又は（Wd）の値が
固定または狭い範囲でしか変化しないような装置
においては、（Ｗ）又は（Wd）の値を考慮する
ことなく絞り径（Da）を選択できることは言う
までもない。 ［効果］ 以上のように、本発明によれば走査電子顕微鏡
における電子線加速電圧、試料照射電流、試料位
置の設定状態に対して使用すべき最適な絞りの径
を選択することが従来に比較して著しく容易とな
るので、走査電子顕微鏡の操作性向上に大きな効
果が得られる。
れた読出し専用記憶手段（ROM）には、予め上
記「表」に類似する多数の表に表わされるデータ
が記憶されている。して、信号処理手段７は、記
憶された多数の表の中からワーキングデイスタン
スの条件に適つた一つ、例えば上記「表」を選び
出し、この「表」において加速電圧指定手段８か
らの加速電圧（Ve）信号に応じて例えば10KVの
行を選び、電流指定手段１７からの信号Ie＝２×
10-11Aに応じて例えば「表」中の（≦６×
10-10A）の列を選ぶ。このようにして70μｍの絞
り径が決定される。信号処理手段７は、この決定
された絞り径又はその径を有する絞りの名称、例
えばＢ（Ａ、Ｃ又はＤ）が表示段１９に表示され
るように表示手段１９に信号を供給する。更に、
信号処理手段７は表示手段２０に対して、曲線Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３を表すデータの記憶された前記
ROMから読み出したビーム径の値を表すための
信号を供給する。従つて、オペレータが表示手段
１９に表示される内容に従つて操作することによ
り最適（最小）のビーム径が得られる。 第５図は、本発明の他の実施例装置を示すもの
で第１図におけるものと同じ符号を付したものは
同じ構成要素を表している。第５図に示される装
置は、第１図の装置に比較して試料ステージ１２
と絞りの移動機構１４を駆動するためのモータ２
６，２７を設けた点が異なる。モータ２６は、操
作パネルに設けられたワークデイスタンス（W.
D.）指定手段２８からの出力が供給される信号
処理手段７からの出力によつて駆動される。従つ
て、第１図に示す装置が位置信号発生手段として
フオーカシング調整手段を使用していたのに対し
て、ワークデイスタンス指定回路２８はそれ自体
に距離Ｗ（又はWd）に対応した位置信号を発生
するための位置信号発生手段として用いることが
できる。移動機構１４は、絞り径（Da）が決定
された信号処理手段７の出力によつてモータ２７
によつて自動的に駆動される。そのため、第５図
の装置は第１図の装置に示されような表示手段１
９は備えていない。 所で、パラメータVe、Ie、Wdがとる数値の数
が増えるにつれて、信号処理手段７のROMに記
憶させるべきデータは莫大な量に達つし、ROM
に要求される記憶容量が大きくなるだけでなく、
信号処理手段７における演算時間も長くなる。こ
の問題は、以下の条件を満足する集束レンズ系を
備えた装置を使用することにより解決することが
できる。 即ち、第２図から次の条件が得られる。 Ｎ・tanDa／２（Ｎ−Ｌ）＝Ｗ・tanα αとDa／２（Ｎ−Ｌ）の値が極めて小さいときには、 上式は次のように書換えられる。 Da・Ｎ／２（Ｎ−Ｌ）＝Ｗ・α ∴α＝Da／２（Ｎ−Ｌ
）・Ｎ／Ｗ 集束レンズ９による結像位置が僅かしかずれな
い（Ｎ≒Ｎ−Ｌ）とすると、Da・Ｎ／２（Ｎ−Ｌ）の値
は 定数となるので、上式は更に更に次のように書換
えられる。 α１／Ｗ （Ｗ）の可変範囲以内において関係式CsW4
が成立つときには、(4)式から次の式が得られる。 αop（１／C2／S）1/8＝（１／Cs）1/4＝１／Ｗ
α この式は、αが（Ｗ）の変化対してα１／Ｗ
の関係で変化しても、α＝αopの関係が常に成立
つことを意味している。 以上から、球面収差係数（Cs）がW4に比例す
る装置においては、最適な絞り径（Da）を決め
るためには（Ｗ）又は（Wd）の値は理論的に考
慮しなくてよくなり、ROMへ記憶させておくべ
きデータの量が上記条件を満足しない装置よりも
少くできる。又、球面収差係数（Cs）が厳密に
はW4に比例しないがW3には略比例するような場
合においても、（Ｗ）又は（Wd）の値を考慮せ
ずに絞り径（Da）を選択しても最適値に近い値
が選択される。更に、（Ｗ）又は（Wd）の値が
固定または狭い範囲でしか変化しないような装置
においては、（Ｗ）又は（Wd）の値を考慮する
ことなく絞り径（Da）を選択できることは言う
までもない。 ［効果］ 以上のように、本発明によれば走査電子顕微鏡
における電子線加速電圧、試料照射電流、試料位
置の設定状態に対して使用すべき最適な絞りの径
を選択することが従来に比較して著しく容易とな
るので、走査電子顕微鏡の操作性向上に大きな効
果が得られる。
第１図は本発明の一実施例装置を示す略図、第
２図は第１図に示す装置における電子線経路を示
す略図、第３図及び第４図は試料照射電子線の電
流と試料上に集束する電子線のビーム径との関係
を示す略図、第５図は本発明の他の実施例装置を
示す略図である。 １：真空鏡筒、２：電子銃、６：電子銃電源、
７：信号処理手段、８：加速電圧指定手段、９：
集束レンズ、１０：対物レンズ、１１：試料、１
２：試料ステージ、１３：絞り、１４：移動機
構、１５，１６：レンズ電源、１７：電流指定手
段、１８：フオーカス調整手段、１９，２０：偏
向手段、２１：偏向コイル、２２：走査電源、２
３：検出器、２４：陰極線管、２６，２７：モー
タ、２８：ワークデイスタンス指定手段。
２図は第１図に示す装置における電子線経路を示
す略図、第３図及び第４図は試料照射電子線の電
流と試料上に集束する電子線のビーム径との関係
を示す略図、第５図は本発明の他の実施例装置を
示す略図である。 １：真空鏡筒、２：電子銃、６：電子銃電源、
７：信号処理手段、８：加速電圧指定手段、９：
集束レンズ、１０：対物レンズ、１１：試料、１
２：試料ステージ、１３：絞り、１４：移動機
構、１５，１６：レンズ電源、１７：電流指定手
段、１８：フオーカス調整手段、１９，２０：偏
向手段、２１：偏向コイル、２２：走査電源、２
３：検出器、２４：陰極線管、２６，２７：モー
タ、２８：ワークデイスタンス指定手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子銃から発生する電子線を集束レンズと対
物レンズからなる集束レンズ系によつて試料に集
束させた状態で照射する装置において、前記電子
銃における電子線加速電圧を可変する加速電圧制
御手段と、前記試料を照射する電子線の電流値を
指定する電流指定手段と、前記試料を照射する電
子線の開き角を決める絞りの孔径を複数の異つた
ものに切換える絞り可変手段を備えると共に、前
記加速電圧指定手段と前記電流指定手段からの出
力に基づいて試料上に集束する電子線のビーム径
が最小となるように前記絞り可変手段の最適操作
状態を決定する信号処理手段と、該信号処理手段
の出力に基づいて前記最適操作状態を表示する表
示手段を設けたことを特徴とする電子線装置。 ２ 電子銃から発生する電子線を集束レンズと対
物レンズからなる集束レンズ系によつて集束させ
た状態で試料に照射する装置において、前記電子
銃における電子線加速電圧を可変する加速電圧制
御手段と、前記試料を照射する電子線の電流値を
指定する電流指定手段と、前記試料を照射する電
子線の開き角を決める絞りの孔径を複数の異つた
ものに切換える絞り可変手段を備えると共に、前
記加速電圧指定手段と前記電流指定手段からの出
力に基づいて試料上に集束する電子線のビーム径
が最小となるように前記絞り可変手段の最適操作
状態を決定する信号処理手段と、該信号処理手段
の出力に基づいて前記絞り可変手段を自動制御す
る手段を設けたことを特徴とする電子線装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168178A JPS5968158A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 電子線装置 |
| US06/534,833 US4547669A (en) | 1982-09-27 | 1983-09-22 | Electron beam scanning device |
| GB08325829A GB2127588B (en) | 1982-09-27 | 1983-09-27 | Electron beam scanning control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168178A JPS5968158A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 電子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968158A JPS5968158A (ja) | 1984-04-18 |
| JPS6359223B2 true JPS6359223B2 (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=15863231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168178A Granted JPS5968158A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 電子線装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4547669A (ja) |
| JP (1) | JPS5968158A (ja) |
| GB (1) | GB2127588B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241728U (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-22 | ||
| JPH0645127U (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-14 | サンデン株式会社 | 電磁クラッチの防塵構造 |
| JP2007207764A (ja) * | 2007-02-26 | 2007-08-16 | Hitachi Ltd | 走査形荷電粒子顕微鏡 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63231856A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡等の制御方法 |
| JPS6435838A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Jeol Ltd | Charged particle beam device |
| JPH0616405B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1994-03-02 | 株式会社日立製作所 | 電子顕微鏡 |
| JPH0766766B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | 電子顕微鏡 |
| CA1308203C (en) * | 1989-06-01 | 1992-09-29 | Nanoquest (Canada) Inc. | Magnification compensation apparatus |
| NL8902843A (nl) * | 1989-11-17 | 1991-06-17 | Philips Nv | Contaminatiemonitor voor het meten van een verontreinigingsgraad in een evacueerbaar geladen deeltjesbundelsysteem. |
| DE4243489A1 (de) * | 1992-12-22 | 1994-06-23 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zur Beleuchtung mit einem fokussierten Elektronenstrahl und zugehöriges elektronen-optisches Beleuchtungssystem |
| GB9816799D0 (en) * | 1998-08-03 | 1998-09-30 | Anson Anthony W | A means of writing,storing and retrieving binary information |
| US10504684B1 (en) * | 2018-07-12 | 2019-12-10 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | High performance inspection scanning electron microscope device and method of operating the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1614122B1 (de) * | 1967-02-24 | 1970-06-25 | Max Planck Gesellschaft | Magnetische,insbesondere elektromagnetische,Polschuhlinse fuer Korpuskularstrahlgeraete,insbesondere fuer Elektronenmikroskope und Verfahren zu ihrer Justierung |
| JPS5854463B2 (ja) * | 1978-02-27 | 1983-12-05 | 日本電子株式会社 | 電子プロ−ブ装置 |
| US4210806A (en) * | 1979-01-18 | 1980-07-01 | International Business Machines Corporation | High brightness electron probe beam and method |
| JPS5632655A (en) * | 1979-08-24 | 1981-04-02 | Toshiba Corp | Electron beam device |
| US4424448A (en) * | 1979-12-26 | 1984-01-03 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Electron beam apparatus |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57168178A patent/JPS5968158A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-22 US US06/534,833 patent/US4547669A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-09-27 GB GB08325829A patent/GB2127588B/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241728U (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-22 | ||
| JPH0645127U (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-14 | サンデン株式会社 | 電磁クラッチの防塵構造 |
| JP2007207764A (ja) * | 2007-02-26 | 2007-08-16 | Hitachi Ltd | 走査形荷電粒子顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2127588A (en) | 1984-04-11 |
| GB2127588B (en) | 1987-05-07 |
| JPS5968158A (ja) | 1984-04-18 |
| US4547669A (en) | 1985-10-15 |
| GB8325829D0 (en) | 1983-10-26 |
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