JPH02216747A - 走査型電子顕微鏡のアライメント装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 走査コイルに流す走査電流を停止すると共に、アライメ
ントコイルに前記走査電流を重畳し電子銃から放出され
た電子線を対物レンズ絞り上で走査して得られる像を陰
極線管に表示してアライメント補正を行なう走査型電子
顕微鏡のアライメント装置に関する。

［従来の技術］ 第３図は走査型電子顕微鏡の電子銃乃至対物レンズ絞り
間の構成の概要を示す図、第４図は電子銃のアライメン
ト機能を説明するための図である。

走査型電子顕微鏡の電子銃乃至対物レンズ絞りの間は第
３図に示すような構成となっている。このような走査型
電子顕微鏡等に用いられている電界放射型電子銃５１は
エミッタ、引出し電極、加速電極より構成される。また
、鏡筒はプローブ電流を制御する集束レンズ５３、プロ
ーブの開き角を決める対物レンズ絞り５４等により構成
されている。このような構成の走査型電子顕微鏡におい
て、電界放射型電子銃５１の加速電圧を切換えた場合や
、集束レンズ５３の励磁を変化させた場合には、前記エ
ミッタ、引出し電極、加速電極間の機械的軸とのずれや
、電子銃５１と集束レンズ５３の機械的ずれにより、放
出された電子線の軸ずれが発生し、対物レンズ絞り５４
を通過する電子線の強度が低下する場合がある。アライ
メントコイル５２はこの軸ずれを電気的に補正するため
に電子銃５１と集束レンズ５３との間に設けられたもの
であり、ボリウム等の操作手段により、アライメントコ
イル５２に流す電流を補正制御して第４図に示すような
アライメントを行なっている。

また、試料の拡大像を観察するための装置構成の概要を
第１図により説明すると、対物レンズ絞り４の下には走
査コイル５があり、走査電源１３によって発生された走
査信号が供給される。そして、該走査コイル５を通過し
た電子線は対物レンズ６でフォーカスされて試料７上で
走査される。

二次電子検出器８は該電子線の走査によって試料７から
発生した二次電子を検出するものであり、走査型電子顕
微鏡では該検出信号が前記電子線の走査信号に同期した
信号で走査される陰極線管９に供給されて、該試料の拡
大像が表示される。

ところで、上述のような構成の走査型電子顕微鏡におい
て、電子銃１より放出される電子線の形状や輝度分布（
エミッションパターン）をモニタする場合には、走査コ
イル５に流す電流を停止すると共に、アライメントコイ
ル２に流している電流に前記走査電流を重畳させ、前記
電子銃１から放出された電子線を対物レンズ絞り４上で
走査する。そして、対物レンズ絞り４を通過した電子線
を対物レンズ６でデフォーカス状態にして試料７上を走
査し、該試料から放出される二次電子を検出して陰極線
管８上で像をモニタしている。または、集束レンズ３で
電子銃１からのエミッションパターンを対物レンズ絞り
４上に拡大して投影し、アライメントコイル２で絞り上
を走査することによって、該対物レンズ絞りを通過した
電子線をモニタする方法が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ さて、従来より上記の如きモニタにより得られた像を見
ながら電気的なアライメントが行われている。特に、電
界放射型電子銃を備えた走査型電子顕微鏡では加速電圧
を切換えた場合などは、光源の位置が著しく移動するた
め、その都度、上記のモニタにより得られた像を見なが
らアライメントコイル２の電流を増減させることにより
アライメントが行なわれている。

しかし、前記アライメント完了後、アライメントコイル
２に重畳する走査電流を停止すると共に、走査コイル５
に前記走査電流を供給して電子線を走査し、試料７から
発生検出された信号に基づいて前記陰極線管９に試料像
を表示すると、試料の拡大像が陰極線管９の画面上から
欠けたり、全く画面上に表示されなくなる場合があり、
前記アライメントの不正確さが問題とされている。

ところで、前記アライメントコイル２は電子線の偏向角
度を大きくする必要上、磁性体コアにコイルを巻いた有
芯コイルを使用すると共に、コイルの巻き数を非常に多
くしている。このように巻き数の多い有芯コイルの場合
、コイルに流す電流の変化に対して磁束の変化が追い付
かずに応答遅れを生じる。そのため、第５図に示すよう
に、応答遅れを有するアライメントコイル２によって走
査された電子線の走査波形（ｂ）はアライメントコイル
２に供給される走査信号（ａ）及び該走査信号（ａ）に
同期した陰極線管９の走査信号（ｃ）に対して、時間ｔ
だけ位相遅れを持つことになる。

従って、前記モニタにより得られたアライメント用像を
陰極線管の中央に位置させるような電気的なアライメン
トを行なった場合には、アライメントコイルの応答遅れ
に起因する像のシフトの影響をも含んだ上でアライメン
ト補正操作をすることになる。そのため、アライメント
コイルによる走査を停止して、応答遅れの少ない走査コ
イルで電子線を走査して試料像を表示すると、前記アラ
イメントコイルの応答遅れ分に起因する像シフトの分だ
け軸がずれてしまい、その結果、所望の観察位置の試料
像が得られなくなったり、試料像が画面上から欠けたり
する。

本発明は、上記問題点を考慮し、アライメントコイルで
絞り上を走査することによって得られた像を見ながら正
確に電気的アライメントを行うことのできる走査型電子
顕微鏡のアライメント装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、走査コイルに流す走査電流を停止すると共に
、アライメントコイルに前記走査電流を重畳し、電子銃
から放出された電子線を対物レンズ絞り上で走査して得
られる像を陰極線管に表示してアライメント補正を行な
う走査型電子顕微鏡のアライメント装置であって、アラ
イメント用直流電流に前記走査電流を重畳して供給する
アライメント補正手段と、前記陰極線管の走査に対する
前記アライメントコイルによる電子線走査の位相遅れに
基づくアライメント補正の誤差を補正するために前記ア
ライメントコイルへの走査電流の供給の切換えに連動し
て切換えられる補正手段を設けたことを特徴とする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の走査型電子顕微鏡のアライメント装置の一
実施例を説明するための装置構成図、第２図は補正信号
の設定動作を説明するための図である。

第１図において、１は電子銃、２はアライメントコイル
、３は集束レンズ、４は対物レンズ絞り、５は走査コイ
ル、６は対物レンズ、７は試料、８は二次電子検出器、
９は陰極線管、１０は電子銃電源、１１はアライメント
電源、１２は集束レンズ電源、１３は走査電源、１４は
対物レンズ電源、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは切換えスイ
ッチ、１６は操作端末、１７はスイッチ制御回路、１８
はアライメント補正回路、１９はアライメント誤差補正
回路、２０は定励磁電流発生回路、２１は加算回路であ
る。

上述のような構成の装置において、アライメント誤差補
正回路１９よりの補正信号は以下のようにして設定され
ている。先ず、予めアライメントの完了した走査型電子
顕微鏡の電子銃１を最低加速電圧で動作させる。操作端
末１６によってアライメント補正モードが設定されると
、スイッチ制御回路１７により切換えスイッチ１５ｂが
切換えられて走査電源１３から走査コイル５に供給され
る走査電流が停止されると共に、該走査電流が加算回路
２１を介してアライメント電流に重畳されてアライメン
トコイル２に供給される。また、陰極線管９上で適当な
大きさのエミッションパターンが観察できるように集束
レンズの励磁電流が各加速電圧毎に連動して設定される
ように構成されている。その結果、陰極線管９上には第
２図（ａ）に示すようなエミッションパターンＡが表示
される。しかしながら、該エミッションパターンＡはア
ライメントコイル２の応答遅れのため、陰極線管９上の
中央Ｐには表示されない。そこで、アライメント補正モ
ード時にアライメントコイル２に供給されるアライメン
ト電流及び走査電流に、アライメント誤差補正回路１９
から電子線走査の位相遅れに基づく表示像のシフトを補
正するための電流、即ち、試料上を走査される電子線の
走査中心（第５図にｉで示す）を陰極線管９の走査中心
（第５図にｊで示す）に一致させるための誤差補正用直
流電流を重畳することによって、該エミッションパター
ンＡを第２図（ｂ）に示すように陰極線管９上の中央Ｐ
に移動させる。これにより、もし正しいアライメント状
態にあれば試料像表示モードに切換えた場合にも試料像
を陰極線管９の中央に表示させることができる。そして
、該アライメント誤差補正回路１９は該回路に設定され
た誤差補正電流値がアライメント補正モード時に前記ア
ライメント電流及び走査電流に重畳されるように、前記
スイッチ１５ｂの切換えに連動して動作するスイッチ１
５ｃを介して加算回路２１に接続されている。

なお、前記アライメント電流及び誤差補正電流は夫々、
加速電圧ＨＶの平方根Ｊπに比例したレンジを以て変化
されるようにしているため、各加速電圧における補正量
（ボリウム等の回転量に対する電子線の偏向量）は略一
定となっている。また、アライメントコイル２には応答
遅れがあるため、加速電圧などを変えて該コイルに供給
される電流値が変わる前、例えば、アライメント補正モ
ードへの切換時に、スイッチ制御回路１７の制御信号に
より一定時間オンにされるスイッチ１５ａを介して定励
磁電流発生回路２０からアライメントコイル２に一定時
間高い直流電流を供給し、該コイルに一定磁場が与えら
れた後にアライメント補正が開始されるように構成され
ている。

次に、上述のような構成のアライメント装置によるアラ
イメント方法を説明する。

試料像表示状態において、前記電界放射型電子銃の加速
電圧を大幅に変更して光源の位置が大きく変化した場合
、軸ずれが発生して所望の視野の試料像が得られなくな
る場合がある。そのような場合は、先ず操作端末１６に
より前記アライメント補正モードに切換える。前記操作
端末１６によるアライメント補正モードの設定によりス
イッチ制御回路１７はスイッチ１５ａを一定時間オンに
して、定励磁電流発生回路２０からアライメントコイル
２に高い直流電流を供給し、該コイル２に一定磁場を与
える。その後、スイッチ１５ｂ及びスイッチ１５ｃがオ
ンにされて走査電流及び誤差補正電流が加算回路２１で
アライメント電流に重畳されてアライメントコイル２に
供給される。そして、前記アライメントコイル２によっ
て電子線が走査され、対物レンズ絞り４を通過して得ら
れたエミッションパターンＡが陰極線管９に表示される
。そこで、該エミッションパターンＡをアライメント補
正回路１８のみによって、陰極線管９上の中央Ｐに移動
させるようにアライメントを行なう。該アライメント完
了後、操作端末１６により試料像表示モードに切換える
と、スイッチ制御回路１７によりスイッチ１５ｂが走査
コイル５側に接続されると共に、スイッチ１５ｃがオフ
にされる。そして、走査コイル５に走査電流が供給され
て、前記所望の視野の試料像が陰極線管９上の中央Ｐに
表示される。

なお、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず本発
明は種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施例においては、誤差補正回路に設
定された誤差補正用直流電流値をアライメント作業中に
加算回路に供給して走査電流及びアライメント電流に重
畳するようにしたが、該誤差補正用直流電流はアライメ
ント作業終了後、電子顕微鏡像表示時にスイッチ１５ｂ
の切換えに連動して加算回路に供給してアライメント電
流に重畳するようにしても良い。

また、上述した実施例においては誤差補正回路は誤差補
電流の重畳回路であったが、該誤差補正回路に移相器を
用いて位相遅れに基づくアライメント補正の誤差を補正
するようにしても良く、この場合は、陰極線管の走査位
相をシフトさせるための移相器を陰極線管側に設けるよ
うにしても良い。

更に、上述した実施例では、絞り上で非集束の電子線を
走査してエミッションパターンを陰極線管に表示し、そ
の表示像に基づいてアライメント補正を行なうようにし
たが、絞り上で集束された電子線を走査して陰極線管に
透過、反射または二次電子の検出に基づく絞り像を表示
し、この像に基づいてアライメント補正を行なう場合に
も本発明は同様に適用できる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、走査コ
イルに流す走査電流を停止すると共に、アライメントコ
イルに前記走査電流を重畳し、電子銃から放出された電
子線を対物レンズ絞り上で走査して得られる像を陰極線
管に表示してアライメント補正を行なう走査型電子顕微
鏡のアライメント装置において、アライメント用直流電
流に前記走査電流を重畳して供給するアライメント補正
手段と、前記陰極線管の走査に対する前記アライメント
コイルによる電子線走査の位相遅れに基づくアライメン
ト補正の誤差を補正するために前記アライメントコイル
への走査電流の供給の切換えに連動して切換えられる補
正手段を設けたことにより、アライメント補正時に電子
線の走査中心と陰極線管の走査中心を一致させることが
できるため、前記陰極線管に表示された像を見ながら正
確に電気的アライメントを行うことのできる走査型電子
顕微鏡のアライメント装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走査型電子顕微鏡のアライメント
装置の一実施例を説明するための装置構成図、第２図は
補正信号の設定動作を説明するための図、第３図乃至第
５図は従来例を説明するための図である。 １：電子銃　　　　２ニアライメントコイル３：集束レ
ンズ　　４：対物レンズ絞り５：走査コイル　　６：対
物レンズ ７：試料　　　　　８：二次電子検出器９：陰極線管　
　１０：電子銃電源 １１：アライメント電源 １２：集束レンズ電源 １３：走査電源　　１４：対物レンズ電源１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ：スイッチ １６：操作端末 １７：スイッチ制御回路 １８：アライメント補正回路 １９：アライメント誤差補正回路 ２０：定励磁電流発生回路 ２１：加算回路 （０Ｌ） 光２図 第１図 弔５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走査コイルに流す走査電流を停止すると共に、アライメ
   ントコイルに前記走査電流を重畳し、電子銃から放出さ
   れた電子線を対物レンズ絞り上で走査して得られる像を
   陰極線管に表示してアライメント補正を行なう走査型電
   子顕微鏡のアライメント装置であって、アライメント用
   直流電流に前記走査電流を重畳して供給するアライメン
   ト補正手段と、前記陰極線管の走査に対する前記アライ
   メントコイルによる電子線走査の位相遅れに基づくアラ
   イメント補正の誤差を補正するために前記アライメント
   コイルへの走査電流の供給の切換えに連動して切換えら
   れる補正手段を設けたことを特徴とする走査型電子顕微
   鏡のアライメント装置。