(57)【要約】【課題】  走査速度が早くても、軸外収差の影響によるぼけが無い高分解能の像が得られる様にする。【解決手段】  電子銃１、電子銃１からの電子ビームを試料４上に集束させるコンデンサレンズ２と対物レンズ３、走査信号発生器１０からの走査信号に基づいて電子銃１からの電子ビームで試料１０上を走査する為の上段偏向コイル５と下段偏向コイル６、試料１０上の走査によって検出された二次電子に基づく試料像を表示する表示手段９が備えられており、各偏向コイル５，６に対してそれぞれ上段走査信号発生器２１，下段走査信号発生器２２を設け、下段走査信号発生器２２から、下段偏向コイル６と上段偏向コイル５の応答時間の差に対応した時間だけ走査開始の早い走査信号を下段偏向コイル６に送るように成した。【選択図】図３
2005252022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に、それぞれ、走査開始時間の異なる走査信号を与えるように成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に対して別々の走査信号発生手段を設けた荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に対して共通の走査信号発生手段を設け、一方の偏向器と走査信号発生手段の間に遅延回路を設けた荷電粒子ビーム装置。  
【請求項４】
応答の遅い方の偏向器に、各偏向器の応答時間の差に対応する時間だけ早く走査を開始する走査信号を与えるようにした請求項１，２若しくは３の何れかに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
応答の早い方の偏向器に、各偏向器の応答時間の差に対応する時間だけ遅く走査を開始する走査信号を与えるようにした請求項１，２若しくは３の何れかに記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の走査用偏向器を備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、走査型電子顕微鏡の一概略例を示したものである。
【０００３】
図中１は電子銃、２はコンデンサレンズ、３は対物レンズで、電子銃１からの電子ビームはコンデンサレンズ２と対物レンズによって試料４上に集束される様に成っている。
【０００４】
コンデンサレンズ２と対物レンズ３の間には、上下二段の偏向コイル５，６（各段の偏向コイルはそれぞれＸ方向偏向コイルとＹ方向偏向コイルの組み合わせから成る）が設けられており、電子銃１からの電子ビームは偏向コイル５，６によって試料４上を二次元的に走査するように成っている。
【０００５】
７は試料４からの二次電子を検出するための二次電子検出器、８はアンプ、９は、例えば、陰極線管或いは液晶表示装置の如き表示装置である。１０は走査信号発生器、１１，１２はそれぞれ上段偏向アンプ，下段偏向アンプで、各段の偏向アンプはそれぞれＸ方向用のものとＹ方向用のものから成る。
【０００６】
この様な構成の装置において、電子銃１からの電子ビーム１３はコンデンサレンズ２と対物レンズ３によって試料４上に集束される。一方、走査信号発生器１０からの走査信号は、上段偏向アンプ１１と下段偏向アンプ１２で適宜増幅されて、それぞれ、上段偏向コイル５，下段偏向コイル６に送られることにより、電子ビーム１３は試料上の所定の範囲を二次元的に走査する。
【０００７】
この走査により、試料から発生した二次電子は二次電子検出器７に検出される。二次電子検出器の出力信号はアンプ８を介して表示装置９に送られる。この表示装置には、走査信号発生器１０からの走査信号が偏向コイル５，６への供給と同期して送られているので、表示装置の表示画面には所定領域の二次電子像が表示される。
【０００８】
さて、この様な走査型電子顕微鏡においては、高分解能の像を得る為に、図１に示す様に、偏向コイルを上下二段構成にし、電子ビーム１３を、上段偏向コイル５で或る方向に角度Ａ振ったら、下段偏向コイル６で逆方向に角度Ｂ振って、電子ビームが対物レンズ３の中心を通過するようにして、軸外収差の影響を低減している。尚、電子ビーム１３を対物レンズ３の中心を通過させるのは、前記上段，下段偏向アンプ１１，１２の増幅率を調整することによりに行われる。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−１２６３４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
所で、上記二段偏向方式において、上段偏向コイル５で或る方向に角度Ａで振った電子ビームを、対物レンズ３の中心を通す為には下段偏向コイル６により、逆方向に角度Ａより遙かに大きい角度Ｂで振らねばならない。その為には、上段偏向アンプ１１に対して下段偏向アンプ１２の増幅率を可成り大きくしなければならない（例えば、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６として同一巻き数のものを使用し、上段−下段偏向コイル間距離と下段偏向コイル−対物レンズ間距離を等しくした場合、前記角度Ｂは２Ａとなり、下段偏向アンプ１２の増幅率を２倍に大きくしなければならない）。そこで、下段偏向アンプ１２の増幅率の調整が無理なく行えるように、上段偏向コイル５の巻き数に対して下段偏向コイル６の巻き数を無理のない範囲で大きくしている。
【００１１】
さて、偏向コイルにはインダクタンス分による応答の遅れがあるので、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の巻き数が異なると、各々のコイルのインダクタンスが異なるので、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の応答に時間差が生じる。
【００１２】
図２は、走査型電子顕微鏡において通常使用される周波数領域及び強度領域内の或る周波数及び強度の走査信号の波形（Ｅ），上段偏向コイル５の応答波形（Ｆ），下段偏向コイル６の応答波形（Ｇ）を示している。図中ｔ１は上段偏向コイル５の応答遅れ時間、ｔ２は下段偏向コイル６の応答遅れ時間、Δｔは上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の応答時間差である。尚、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６各々の応答時間遅れは、巻き数が決まってしまうと、走査型電子顕微鏡において通常使用される周波数領域（数１０Ｈｚ〜３０ＫＨｚ）においては、殆ど変わらないので、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の応答時間差は、各々のコイルの巻き数が決まると、通常使用される周波数領域（数１０Ｈｚ〜３０ＫＨｚ）においてはほぼ一定と考えて良い。
【００１３】
この様に、上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の応答時間に差が生じると、対物レンズ３の中心を通過させるための上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の偏向比に、この応答時間の差に対応した誤差が生じる。その為に、電子ビーム１３が対物レンズ３の中心を通過しなくなる。その結果、表示装置に表示される二次電子像に軸外収差の影響によるぼけが発生し、高分解能の像が得られない。
【００１４】
本発明は、この様な問題を解決する新規な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に、それぞれ、走査開始時間の異なる走査信号を与えるように成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に対して別々の走査信号発生手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生手段、荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを試料上に集束させる集束レンズと対物レンズ、走査信号発生手段からの走査信号に基づいて荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームで試料上を走査する走査手段、及び、該試料上の走査に基づく試料像を表示する表示手段を備えており、前記走査手段が荷電粒子ビームを偏向させる方向が互いに正反対の二段の偏向器から成る荷電粒子ビーム装置において、各偏向器に対して共通の走査信号発生手段を設け、一方の偏向器と走査信号発生手段の間に遅延回路を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、上段偏向コイルのコイル巻き数と下段偏向コイルのコイル巻き数の異なりに基づく、上段偏向コイルと下段偏向コイルの応答時間に差があっても、軸外収差の影響によるぼけが無い高分解能の像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図３は本発明の荷電粒子ビーム装置の一概略例を示したものである。図中、図１で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２１】
図３の装置構成が図２に示す装置構成と異なるところは、上段偏向アンプ１１と下段偏向アンプ１２に対して、共通の走査信号発生器を設けるのではなく、それぞれ、上段用の走査信号発生器２１と下段用の走査信号発生器２２を設けたことである。
【００２２】
今仮に、上段偏向コイル５の応答時間をｔ１、下段偏向コイル６の応答時間をｔ２とすると、共通の走査信号発生器１０を使用している場合には、図２に示す様に、走査信号波形Ｅに対して、上段偏向コイル５の応答波形はＦ、下段偏向コイル６の応答波形はＧの様になる。
【００２３】
そこで、上段用の走査信号発生器２１は前記共通の走査信号発生器１０と同じものを使用し、下段用の走査信号発生器２２として、該上段用の走査信号発生器２１の走査信号に対して、上段偏向コイル５に対する下段偏向コイル６の応答時間の遅れ分ｔ３（＝ｔ２−ｔ１）だけ走査開始の早い走査信号を発生するものを使用する。
【００２４】
そうすれば、上段走査信号発生器２１からの走査信号（図４のＥに波形を示す）は上段偏向アンプ１１を介して上段偏向コイル５に供給されると、上段偏向コイル５の磁界によりｔ１だけ遅れて（図４のＦに応答波形を示す）電子ビーム１３は偏向される。一方、下段走査信号発生器２２からの走査信号（図４のＨに波形を示す）は下段偏向アンプ１２を介して下段偏向コイル６に供給されると、下段偏向コイル６の磁界によりｔ２だけ遅れて電子ビーム１３は偏向される。その結果、上段用の走査信号発生器２１の走査信号に対する、下段偏向コイル６の応答時間は上段偏向コイル５の応答時間と同じになり、対物レンズ３の中心を通過させるための上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の偏向比に誤差が生ない。従って、電子ビームは対物レンズ３の中心を通過し、表示装置に表示される二次電子像に軸外収差の影響によるぼけが発生せず、高分解能の像が得られる。
【００２５】
尚、下段用の走査信号発生器２２は前記共通の走査信号発生器１０と同じものを使用し、上段用の走査信号発生器２１として、該上段用の走査信号発生器２１の走査信号に対して、上段偏向コイル５に対する下段偏向コイル６の応答時間の遅れ分ｔ３（＝ｔ２−ｔ１）だけ走査開始の遅い走査信号を発生するものを使用しても良い。
【００２６】
図５は本発明の荷電粒子ビーム装置の他の一概略例を示したものである。図中、図１で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２７】
図５の装置構成が図２に示す装置構成と異なるところは、上段偏向アンプ１１と下段偏向アンプ１２に対して、共通の走査信号発生器１０を設けるが、上段用の走査信号発生器２１との間に遅延回路２３を設けたことである。
【００２８】
今仮に、上段偏向コイル５の応答時間をｔ１、下段偏向コイル６の応答時間をｔ２とすると、下段偏向コイル６の応答時間は上段偏向コイル５の応答時間に対してｔ３（＝ｔ２−ｔ１）遅れていることになるので、遅延回路２３で走査信号発生器１０からの走査信号をｔ３だけ遅らせる様にする。
【００２９】
そうすれば、上段偏向アンプ１１には走査信号発生器１０からの走査信号（図６のＥに波形を示す）がｔ３だけ遅れて入り（図６のＩにｔ３遅延した走査信号波形を示す）、該走査信号に対応した電流が上段偏向コイル５に供給されるので、上段偏向コイル５の磁界により電子ビーム１３は走査信号Ｉに対してｔ１だけ遅れて偏向される。一方、走査信号発生器１０からの走査信号（図４のＥに波形を示す）は下段偏向アンプ１２を介して下段偏向コイル６に供給されると、下段偏向コイル６の磁界によりｔ２だけ遅れて電子ビーム１３は偏向されるので、その結果、走査信号発生器１０の走査信号に対する、上段偏向コイル５の応答時間は下段偏向コイル６の応答時間と同じになり、対物レンズ３の中心を通過させるための上段偏向コイル５と下段偏向コイル６の偏向比に誤差が生ない。従って、電子ビームは対物レンズ３の中心を通過し、表示装置に表示される二次電子像に軸外収差の影響によるぼけが発生せず、高分解能の像が得られる。
【００３０】
尚、前記例では、本発明を走査型電子顕微鏡に応用した場合について説明したが、本発明は、走査用偏向系と観察系を備えた他の荷電粒子ビーム装置にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】走査型電子顕微鏡の一概略例を示している。
【図２】信号波形図を示している。
【図３】本発明の荷電粒子ビーム装置の一概略例を示したものである。
【図４】信号波形図を示している。
【図５】本発明の荷電粒子ビーム装置の他の一概略例を示したものである。
【図６】信号波形図を示している。
【符号の説明】
【００３２】
１…電子銃
２…コンデンサレンズ
３…対物レンズ
４…試料
５…上段偏向コイル
６…下段偏向コイル
７…二次電子検出器
８…アンプ
９…表示装置
１０…走査信号発生器
１１…上段偏向アンプ
１２…下段偏向アンプ
２１…上段走査信号発生器
２２…下段走査信号発生器
２３…遅延回路
【図１】
2005252022.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005252022.tif 000007
【図６】
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