(57)【要約】【課題】本発明は電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法及びレンズヒステリシス除去プログラムに関し、レンズ系の全てに対して効率的なヒステリシス除去方法及びヒステリシス除去プログラムを提供することを目的としている。【解決手段】コンピュータにより制御可能な電子顕微鏡に用いられる少なくとも１つのレンズのヒステリシスの除去を行なう方法であって、各レンズに対するヒステリシスの除去を行なうためのパターンよりなるパターンデータ３と、該パターンデータ３を用いて各レンズ毎に該当するコイルに流す電流を駆動する駆動プログラム４と、ヒステリシス除去を行なうシーケンスを決定するシーケンサプログラム６を予め用意しておき、外部からの設定操作により前記シーケンサプログラム６を用いて前記駆動プログラム４の駆動方法を決定するように構成される。【選択図】図１
2008066007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより制御可能な電子顕微鏡に用いられる少なくとも１つのレンズのヒステリシスの除去を行なう方法であって、
各レンズに対するヒステリシスの除去を行なうためのパターンよりなるパターンデータと、該パターンデータを用いて各レンズ毎に該当するコイルに流す電流を駆動する駆動プログラムと、ヒステリシス除去を行なうシーケンスを決定するシーケンサプログラムを予め用意しておき、
外部からの設定操作により前記シーケンサプログラムを用いて前記駆動プログラムの駆動方法を決定する、
ことを特徴とする電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法。
【請求項２】
前記駆動プログラムの駆動方法は、複数のレンズを順に消磁していく方法、複数のレンズを同時に消磁する方法、複数のレンズを組み合わせて消磁する方法の何れかを用いることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法。
【請求項３】
前記パターンデータとしては、周期、設定電流値／電圧値、パターンの形状、処理時間の内の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法。
【請求項４】
他の電子顕微鏡設定操作と連動させて消磁処理を行なわせる場合において、
連動プログラムにおいて、加速電圧変更で消磁処理、倍率変更で消磁処理、検出器変更で消磁処理の何れかを行なうことを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法。
【請求項５】
コンピュータにより制御可能な電子顕微鏡に用いられるレンズのヒステリシスの除去を行なうために、
各レンズに対するヒステリシスの除去を行なうためのパターンデータと、該パターンデータを用いて各レンズ毎に該当するコイルに流す電流を駆動する駆動プログラムと、ヒステリシス除去を行なうシーケンスを決定するシーケンスプログラムを予め用意しておく工程と、
外部からの設定操作により前記駆動プログラムの駆動方法を決定する工程と、
をコンピュータで実行することを特徴とする電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子顕微鏡のレンズヒステリシス除去方法及びレンズヒステリシス除去プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡は、生物、医学、材料、半導体などのあらゆる分野で開発の最先端ツールとして使用されてきている。しかしながら、今日ではこれらは必ずしも開発のツールとしてではなく、製造、品質管理等の分野で測定装置としても使用されるようになってきている。そのため、電子顕微鏡で得られた結果の再現性、精度が重要視されている。半導体における歩留まり改善のための測長精度、再現性はその典型的な例である。
【０００３】
電子顕微鏡では、種々の電磁石をレンズ、偏向系として使用しており、電磁石のヒステリシスはレンズでは倍率の再現性を、また偏向系では直線性の誤差を大きくするものである。図６はヒステリシスの一般的な説明図である。横軸は磁界の強さ（Ｈ）、縦軸は磁束密度（Ｂ）である。ａ点からＨを増加していくと、Ｂはそれと共に、上昇していく。ここで、磁束密度Ｂがｂに達した後、今度はＨを減少していくと、Ｂは上昇時の特性ｌ１をとらず、図に示す別のルートｌ２をとる。この時、Ｈの強さが０の時でも磁束密度は０にならず、図に示すように一定のＢを有している。
【０００４】
そこで、従来より電子顕微鏡のレンズのヒステリシスを除去する方法（消磁方法）がいろいろと考案されてきている。
従来のこの種の方法としては、個々のレンズにその特有な関数の電流を印加させてヒステリシスを除去する技術が知られている（例えば特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−１８７７３２号公報（段落００２５〜００３５、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のレンズのヒステリシス除去方法は、特定のレンズに対する消磁を行なうものしか提案されておらず、電子顕微鏡を構成するレンズ系の全てに対して効率的に消磁を行なう方法はいまだ開発されていなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、レンズ系の全てに対して効率的なヒステリシス除去方法及びヒステリシス除去プログラム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】
【０００７】
（１）請求項１記載の発明は、コンピュータにより制御可能な電子顕微鏡に用いられる少なくとも１つのレンズのヒステリシスの除去を行なう方法であって、各レンズに対するヒステリシスの除去を行なうためのパターンデータと、該パターンデータを用いて各レンズ毎に該当するコイルに流す電流を駆動する駆動プログラムと、ヒステリシス除去を行なうシーケンスを決定するシーケンサプログラムを予め用意しておき、外部からの設定操作により前記シーケンサプログラムを用いて前記駆動プログラムの駆動方法を決定することを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記駆動プログラムの駆動方法は、複数のレンズを順に消磁していく方法、複数のレンズを同時に消磁する方法、複数のレンズを組み合わせて消磁する方法の何れかを用いることを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記パターンデータとしては、周期、設定電流値／電圧値、パターンの形状、処理時間の内の少なくとも１つを用いることを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、他の電子顕微鏡設定操作と連動させて消磁処理を行なわせる場合において、連動プログラムにおいて、加速電圧変更で消磁処理、倍率変更で消磁処理、検出器変更で消磁処理の何れかを行なうことを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、コンピュータにより制御可能な電子顕微鏡に用いられるレンズのヒステリシスの除去を行なうために、各レンズに対するヒステリシスの除去を行なうためのパターンデータと、該パターンデータを用いて各レンズ毎に該当するコイルに流す電流を駆動する駆動プログラムと、ヒステリシス除去を行なうシーケンスを決定するシーケンスプログラムを予め用意しておく工程と、外部からの設定操作により前記駆動プログラムの駆動方法を決定する工程とをコンピュータで実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（１）請求項１記載の発明によれば、各レンズ毎に決められたヒステリシス除去を行なうためのパターンデータを用いて行なう駆動プログラムの制御をシーケンサプログラムにより行なうことにより、電子顕微鏡に用いられているレンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、駆動プログラムの駆動方法として、複数のレンズを順に消磁していく方法、複数のレンズを同時に消磁する方法、複数のレンズを組み合わせて消磁する方法の何れかの方法を用いて、レンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、前記パターンデータとして、周期、設定電流値／電圧値、パターンの形状、処理時間の少なくとも１つを用いることにより、レンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、電子顕微鏡の設定操作と連動させて消磁処理を行なうことができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、各レンズ毎に決められたヒステリシス除去を行なうためのパターンデータを用いて行なう駆動プログラムの制御をシーケンサプログラムにより行なう工程を、コンピュータを用いて電子顕微鏡のレンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。本発明は、測定の際の初期化時に用いられるものであり、常に同じ状態から動作を開始できるようになっているものである。その初期化の周期は必要な場合に随時最適なものが採用される。
【００１０】
図１は本発明を実行するためのシステム構成例を示す図である。図において、１はレンズを構成するコイルで、図ではコイル１からコイル４までの４個設けた例を示しているが、これに限るものではなく、任意の数のコイルを使用することができる。２はＩ／Ｏ装置であり、入力される制御信号に応じてコイル１に流す電流を制御するようになっている。即ち、Ｉ／Ｏ装置２はコイル１に電流を与えるための電源回路である。３はレンズのヒステリシス除去を行なうための各種のパターンからなるパターンデータ、４は該パターンデータ３を使用してＩ／Ｏ装置２にコイルに流れる電流を設定する制御信号を与えるための駆動プログラムである。
【００１１】
５は駆動パターンデータ設定プログラムであり、入力操作によりパターンデータの入力が行なわれ、パターンデータ３に格納される。６は入力操作により前記駆動プログラム４の駆動方法を決定するためのシーケンサプログラム、７は連動プログラムであり、例えば倍率変更が入力された場合に、該倍率変更に伴う消磁処理が必要となる場合に、消磁処理をシーケンサプログラム６に指示する連動プログラムである。シーケンサプログラム６は、オペレータの入力設定に基づいて後述する順序処理、同時処理及び組み合わせ処理を行なう。このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１２】
先ず、オペレータは駆動パターン設定プログラム５から、各コイルの消磁処理駆動パターンの設定を行なう。設定パラメータとしては、以下のようなものがある。
１）周期
２）設定電流値／電圧値
３）パターン形状（正弦波、矩形波、のこぎり波等）
４）処理時間
図２はパターン形状を示す図である。（ａ）は振幅が除々に減少していくサイン波、（ｂ）は矩形波である。なお、サイン波の周波数としては、例えば０．５Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度が用いられる。矩形波の場合には、必ず同じ方向から波形を設定してやる必要がある。ヒステリシスの影響を除去するためである。次に、オペレータは、シーケンサプログラム６にて各コイルの駆動プログラムの稼働順を決定する。図３はシーケンサプログラムによる各コイルの駆動パターン例を示す図である。横軸は時間、縦軸は各コイルの駆動状態をそれぞれ示す。
（ａ）はコイル１からコイル４を順次駆動していく順序処理を、（ｂ）はコイル１からコイル４を同時に駆動する同時処理を、（ｃ）はコイル１からコイル４の駆動順序を組み合わせる組み合わせ処理を示している。組み合わせ処理の場合、図に示す例では、コイル１とコイル３と、コイル２とコイル４をそれぞれ時間をずらしつつ同時に駆動する例を示している。即ち、先ずコイル１とコイル３を同時に駆動した後、次にコイル２とコイル４を同時に駆動している。
【００１３】
各駆動プログラム４は、シーケンサプログラム６の指示に従い、パターンデータ３に格納されているパターンデータに従って各コイル１を駆動する。本発明によれば、各レンズのヒステリシスを除去するための最も好ましいパターンで電子顕微鏡全体として複数のコイル１に流す電流を制御することができ、この結果、電子顕微鏡の各レンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
【００１４】
この場合において、駆動プログラム４の駆動方法として、複数のレンズを順に消磁していく方法、複数のレンズを同時に消磁する方法、複数のレンズを組み合わせて消磁する方法の何れかの方法を用いて、レンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
【００１５】
また、前記パターンデータとして、周期、設定電流値／電圧値、パターンの形状、処理時間の少なくとも１つを用いることにより、レンズのヒステリシス除去を有効にかつ効果的に行なうことができる。
【００１６】
本発明では、他の電子顕微鏡設定操作と連動させて消磁処理を行わせることができる。連動プログラム７において、加速電圧変更時における消磁処理、倍率変更時における消磁処理、画像情報を検出する検出器の変更時における消磁処理を行なうことができる。このようにすれば、電子顕微鏡の設定操作と連動させて消磁処理を行なうことができる。
【００１７】
次に、Ｉ／Ｏ装置２でコイル１を駆動する駆動回路の一般的な回路について説明する。図４は消磁回路の具体的構成例を示す図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図４は所定の周波数の交流電流の振幅が時間と共に減衰して、最終的には０（Ａ）に収束する減衰交流電流を磁界型レンズに巻回されたコイルに供給することによって消磁を行なう消磁回路の例を示す図である。この回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１８】
オペレータは、入力手段３０により、消磁以前のコイル１に供給していた励磁電流値を減衰交流電圧発生手段１０に入力して消磁の実行を入力する。これによって、制御回路１１は図示しないテーブルを参照して、入力された励磁電流値に対応した振幅Ａを適宜な補間演算により求め、その振幅Ａ及び発振周波数ｆを正弦波発振回路１３に出力すると共に、ミラー積分回路１２に対して減衰時間Ｔを出力する。
【００１９】
これによって、ミラー積分回路１２は減衰時間Ｔの間に１から０に直線的に減衰する電圧を発生し、正弦波発振回路１３は、周波数ｆ、振幅Ａの正弦波を発生する。そして、ミラー積分回路１２の出力と正弦波発振回路１３の出力は、乗算回路１４において乗算され、図２の（ａ）に示すように、周波数がｆでその振幅が最大Ａ（Ｖ）から時間と共にミラー積分回路１２の出力に応じて減衰して、最終的には０（Ｖ）になるものである。
【００２０】
乗算回路１４の出力である減衰交流電圧は消磁電流発生手段２０に入力され、消磁電流発生手段２０において減衰交流電流が生成され、コイル１に供給される。この減衰交流電流の波形は図２の（ａ）に示すものと同じであり、周波数がｆで、その振幅が時間と共にミラー積分回路１２の出力に応じて減衰して、最終的には０（Ａ）に収束する。なお、消磁電流発生手段２０内では、乗算回路１４の出力とコイル１に流れる電流を電流検出回路２３で検出したものとが誤差増幅器２１に入り、該誤差増幅器２１の出力が電流増幅回路２２に入り、該電流増幅回路２２でコイル１に電流が流されることになる。
【００２１】
このような減衰交流電流がコイル１に流れることにより、磁界型レンズでは１／２ｆ時間毎に正負の符号が反転する磁界が発生され、その磁界強度の絶対値は減衰交流電流の大きさが時間と共に小さくなるに従って小さくなる。そして、コイル１に減衰交流電流が供給され始めてから時間Ｔ後には、減衰交流電流は０（Ａ）になるので、当該磁界型レンズによる磁界強度は０（Ｏｅ）となる。このような一連の動作により、コイル１に時間と共に減少する交流電流が流れ、磁界型レンズのヒステリシスが除去されることになる。
【００２２】
図５はレンズ及びコイルの配置例を示す図である。図は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の構成例を示している。レンズ及びコイルは、照射系と結像系に分けることができる。照射系において、４０は荷電粒子ビームを放出するエミッタ、４１は静電レンズ、４２は電子銃第１偏向コイル、４３は電子銃第２偏向コイル、４３´は絞り、４４は第１集束レンズコイル、４５は第２集束レンズコイル、４６は集束レンズ非点補正コイル、４７は集束レンズ第１偏向コイル、４８は集束レンズ第２偏向コイル、４９は集束ミニレンズ（ＣＭレンズ）コイルである。５０は光軸上に配置された試料である。
【００２３】
結像系において、５１は対物レンズコイル、５２は対物レンズ非点補正コイル、５３は対物ミニレンズ（ＯＭレンズ）コイル、５４は第１イメージシフトコイル、５５は第２イメージシフトコイル、５６は中間レンズ非点補正コイル、５７は第１中間レンズコイル、５８は第２中間レンズコイル、５９は第３中間レンズコイル、６０は投影レンズ偏向コイル、６１は投影レンズコイルである。
【００２４】
電子顕微鏡は、このような複数のコイルから構成されており、これらコイルから構成される磁界レンズのヒステリシスの影響により画像測定時の再現性等に不具合が発生することになる。そこで、このようなレンズ系において、必要なレンズを選択して、本発明を適用することにより、ヒステリシスの影響を無くし、画像測定時の再現性を向上させることができる。例えば、結像系については、レンズの消磁は行わずに照射系のみ消磁を行ない、ビームの位置再現性を向上することが考えられる。
【００２５】
以下、複数組み合わせたレンズに対してヒステリシスを除去する場合について、１）分析における照射系レンズへの適用と、２）計測における結像系レンズへの適用について説明する。
１）分析における適用
電子顕微鏡での微小領域での分析では、図５に示されるように、照射系のレンズ（第１集束レンズ、第２集束レンズ、集束ミニレンズ）の組み合わせにより、試料に照射する電子線のスポットサイズを任意に切り替えて目標とする目的物に電子線を照射し、目的物のＸ線分析、エネルギーロス分析、微小領域電子線解析等の分析を行なう。
【００２６】
電子線を小さく絞り、任意の大きさに設定し、目的とする場所に電子線を照射し、分析を行なうと共に、再度電子線を大きく広げ、目的物の位置の確認、更に倍率を下げて次の目的物を探す視野探しが繰り返され、照射系レンズでは、電子線のスポットサイズの再現性と照射系レンズの偏向成分の効果による照射点の位置ずれが発生する。これらの再現性を改善するには、従来のような単に１つのレンズのヒステリシス除去では不十分であり、レンズを組み合わせてヒステリシスを除去することは極めて意義がある。
２）計測での適用
測長においても高倍率での目的物の測長と、中低倍率での視野探しを繰り返すことにより、倍率を高倍率から低倍率に下げた場合と、低倍率から高倍率に上げた場合には、ヒステリシスにより常に倍率が正しく設定されるとは限らない。このような場合も、図５の結像系のレンズである対物レンズ、対物ミニレンズ、第１中間レンズ、第２中間レンズ、第３中間レンズ、投影レンズ等の組み合わせに対してヒステリシスを除去することが必要である。
【００２７】
このように、高倍率、低倍率の繰り返しの合間に結像レンズ系に対してこれらの処理を行なうことは極めて有用といえる。また、図５に示されたレンズ以外の偏向系についても同様に組み合わせた偏向コイルに対してヒステリシスを除去することは極めて有用である。また、ここでは図示されていない収差補正に使用されている各種の多極子等への組み合わせの適用も有効である。
【００２８】
上述の実施の形態例では、ＴＥＭに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、他の電子顕微鏡、例えば走査型電子顕微鏡、電子ビーム描画装置、イオンビーム装置等にも同様に適用することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、上述した各工程をコンピュータに記憶させたプログラムにより実行することが可能である。
電子顕微鏡の各コイルにはそれぞれのインダクタンス等の固有の特性があるため、画一的な処理で全てのレンズのヒステリシスを除去することは困難である。また、電子顕微鏡観察において消磁処理が必要か否かについてもさまざまな組み合わせが存在する。本発明では、各レンズ毎に適切なパラメータ値を設定し、消磁処理を確実に行ない、目標コイル励磁値の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実行するためのシステム構成例を示す図である。
【図２】励磁パターン形状を示す図である。
【図３】シーケンサプログラムによる各コイルの駆動パターン例を示す図である。
【図４】消磁回路の具体的構成例を示す図である。
【図５】レンズ及びコイルの配置例を示す図である。
【図６】ヒステリシスの一般的な説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    コイル
２    Ｉ／Ｏ装置
３    パターンデータ
４    駆動プログラム
５    駆動パターンデータ設定プログラム
６    シーケンサプログラム
７    連動プログラム
【図１】
2008066007.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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