(57)【要約】【課題】  電子ビームの軸調整を容易に行うことができる走査電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡の制御方法並びに電子ビームの軸調整方法を提供する。【解決手段】  電子ビーム源１と、電子ビーム源１から放出された電子ビーム１０が通過する開口部６ｃを有し、該開口部６ｃの後方に配置された試料８上に電子ビーム１０を集束させる対物レンズ６と、電子ビーム１０の軸を調整する軸調整手段４と、電子ビーム１０を走査する走査コイル５と、対物レンズ６の該開口部６ｃより前方に位置する検出器１１とを備えた走査電子顕微鏡１００において、対物レンズ６の開口部６ｃを電子ビーム１０により走査し、これにより検出される像に基づいて軸調整手段４を制御するための制御手段１４が備えられている。【選択図】図１
2005174812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡において、前記対物レンズの開口部を電子ビームにより走査し、これにより検出される像に基づいて前記軸調整手段を制御するための制御手段を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
前記制御手段は、前記対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該開口部を電子ビームによって第１の方向とは逆方向となる第２の方向に走査することにより検出される第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像の比較に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。
【請求項３】
前記制御手段は、前記対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該第１の像を像中心回りに１８０度回転させて得られる第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像の比較に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。
【請求項４】
電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡の制御方法であって、対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該開口部を電子ビームによって第１の方向とは逆方向となる第２の方向に走査することにより検出される第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像を交互に表示することを特徴とする走査電子顕微鏡の制御方法。
【請求項５】
電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡の制御方法であって、対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該第１の像を像中心回りに１８０度回転させて得られる第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像を交互に表示することを特徴とする走査電子顕微鏡の制御方法。
【請求項６】
電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡における電子ビームの軸調整方法であって、前記対物レンズの開口部を電子ビームにより走査し、これにより検出される像に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする電子ビームの軸調整方法。
【請求項７】
前記対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該開口部を電子ビームによって第１の方向とは逆方向となる第２の方向に走査することにより検出される第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像の比較に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする請求項６記載の電子ビームの軸調整方法。
【請求項８】
前記対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該第１の像を像中心回りに１８０度回転させて得られる第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像の比較に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする請求項６記載の電子ビームの軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡の制御方法並びに電子ビームの軸調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡を用いた試料の観察においては、電子銃から加速されて放出された電子ビームを対物レンズによって試料上に集束させて照射し、これにより検出される試料像（検出像）を取得して表示し、また必要に応じて記憶媒体に記録することが行われている。
【０００３】
このような走査電子顕微鏡においては、電子ビームの軸（光軸）を対物レンズの中心軸に合わせるための軸調整作業が必要となっている。このときには、電子銃と対物レンズとの間に位置する絞り孔を通過した電子ビームの軸と対物レンズの中心軸とを合わせることとなる。
【０００４】
この軸調整は、対物レンズの励磁電流を周期的に変動させて焦点位置を上下に振り、その状態で検出像の中心位置が静止するように絞りの位置を微調整することにより行われることがある。この場合、電子ビームが対物レンズの中心を通っていれば、対物レンズの励磁電流を微少変化させても、それによって検出像の中心が移動することはない。
【０００５】
一方、電子ビームが対物レンズの中心から外れた位置を通過していると、対物レンズの励磁電流を周期的に変化させたときに、検出像の中心位置も画面上で上下方向や左右方向に周期的に移動する。この現象を利用して、オペレータが、検出像を観察しながら手動にて絞りの位置の微調整を行ったり、軸調整用の電磁コイルの励磁条件の調整を行う。
【０００６】
このような走査電子顕微鏡における電子ビームの軸調整方法において、対物レンズの励磁電流を周期的に変動させると検出像が回転することとなるが、電子ビームの走査方向を補正することにより検出像の回転を止めるものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、絞りの中心を検出し、電子ビームが絞りの中心を通るように偏向信号を変化させるものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３２９８７０号公報
【特許文献２】特開平９−６９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した走査電子顕微鏡における電子ビームの軸調整方法においては、調整作業に熟練を要するとともに、当該調整作業が煩雑なものとなっていた。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電子ビームの軸調整を容易に行うことができる走査電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡の制御方法並びに電子ビームの軸調整方法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】
【００１１】
本発明における走査電子顕微鏡は、電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡であって、前記対物レンズの開口部を電子ビームにより走査し、これにより検出される像に基づいて前記軸調整手段を制御するための制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における走査電子顕微鏡の制御方法は、電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡の制御方法であって、対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該開口部を電子ビームによって第１の方向とは逆方向となる第２の方向に走査することにより検出される第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像を交互に表示することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明における他の走査電子顕微鏡の制御方法は、電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡の制御方法であって、対物レンズの開口部を電子ビームによって第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該第１の像を像中心回りに１８０度回転させて得られる第２の像とを取得し、これら第１及び第２の像を交互に表示することを特徴とする。
【００１４】
そして、本発明における電子ビームの軸調整方法は、電子ビーム源と、電子ビーム源から放出された電子ビームが通過する開口部を有し、該開口部の後方に配置された試料上に電子ビームを集束させる対物レンズと、電子ビームの軸を調整する軸調整手段と、電子ビームを走査する走査コイルと、対物レンズの該開口部より前方に位置する検出器とを備えた走査電子顕微鏡における電子ビームの軸調整方法であって、前記対物レンズの開口部を電子ビームにより走査し、これにより検出される像に基づいて前記軸調整手段の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、対物レンズの開口部を電子ビームにより走査し、これにより検出される像をもとに電子ビームの軸調整を行う。このとき、電子ビームを第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、当該第１の像における像中心での反転像に相当する第２の像とを取得すれば電子ビームの軸調整を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明における走査電子顕微鏡について説明する。
【００１７】
図１は、本発明における走査電子顕微鏡を示す概略構成図である。同図において、１００は走査電子顕微鏡であり、この走査電子顕微鏡１００は、電子ビーム１０を加速して放出するための電子銃（電子ビーム源）１を有する。
【００１８】
電子銃１から放出された電子ビーム１０は、集束レンズ３と対物レンズ６とにより細く集束されて試料８上に照射される。このとき、走査コイル５によって電子ビーム１０は試料８上の所定領域を走査される。ここで、対物レンズ６はセミインタイプの対物レンズとなっており、励磁コイル６ｂを備えるとともに、試料８と対向する先端部に電子ビーム１０が通過するための開口部６ｃが設けられている。走査コイル５は、電子銃１側に配置された上段走査コイル５ｂと、試料８側に配置された下段走査コイル５ｃとからなっている。
【００１９】
試料８上に電子ビーム１０が照射されると、試料８からは２次電子等の被検出電子（図示せず）が発生する。試料８から発生した被検出電子は対物レンズ６の開口部６ｃを通過する。対物レンズ６の開口部６ｃを通過した被検出電子は、検出器１１によって検出される。
【００２０】
検出器１１は、被検出電子の検出結果に基づいて検出信号を出力する。検出器１１から出力された検出信号は、増幅されてＡ／Ｄ変換部１２に送られ、ディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部１２によりディジタル信号に変換された検出信号はバスライン１３に出力される。
【００２１】
バスライン１３には画像形成部１６が接続されている。この画像形成部１６は、ディジタル化された検出信号をバスライン１３を介して受け、走査像となる画像（像）を形成する。画像形成部１６により形成された画像は、ＬＣＤやＣＲＴ等からなる表示部１９に送られて試料像として表示される。また、この形成された画像は、必要に応じて記憶部１７に送られて記憶される。
【００２２】
電子銃１の下方（後方）であって、電子銃１と集束レンズ３との間には、電子銃１から放出された電子ビーム１０の軸を調整するためのガンアライメントコイル（軸調整手段）２が配置されている。また、集束レンズ３と走査コイル５との間には、絞り９と当該絞り９の下方に位置するビームアライメントコイル４（軸調整手段）とが配置されている。
【００２３】
絞り９には、電子ビーム１０が通過する絞り孔９ａが形成されている。ビームアライメントコイル４は、絞り９の絞り孔９ａを通過した電子ビーム１０の軸を調整するためのものである。
【００２４】
試料８は、試料ステージ機構７に載置されている。この試料ステージ機構７は、載置した試料８を水平方向（Ｘ−Ｙ方向）、垂直方向（Ｚ方向）、回転方向、及び傾斜方向に移動する。
【００２５】
電子銃１、ガンアライメントコイル２、集束レンズ３、ビームアライメントコイル４、走査コイル５、対物レンズ６、及び試料ステージ機構７は、それぞれ対応する各駆動部１ａ〜７ａによって被駆動部１〜７として駆動制御される。各駆動部１ａ〜７ａはバスライン１３に接続されている。そして、これら各駆動部１ａ〜７ａを含むバスライン１３に接続された各構成ブロックは、制御部（制御手段）１４によって制御される。
【００２６】
また、バスライン１３には演算部１５及び画像作成部１８が接続されている。演算部１５は、走査電子顕微鏡１００を制御するために必要となる演算を行うためのものである。画像作成部１８は、記憶部１７に記憶された画像を読み出して、当該画像を変換処理して新たな画像を作成するためのものである。なお、画像作成部１８により作成された画像も、表示部１９によって表示されるとともに、必要に応じて記憶部１７に記憶される。
【００２７】
さらに、バスライン１３には入力部２０が接続されている。入力部２０は、ジョイスティックやマウス等のポインティングデバイス及びキーボード等からなる。
【００２８】
このような構成からなる走査電子顕微鏡における電子ビームの軸調整方法について、以下に説明する。なお、本実施例においては、電子ビーム１から放出された電子ビーム１０の軸は、ガンアライメントコイル２によってその後方にある集束レンズ３の中心軸に合わされており、集束レンズ３の後方に配置された絞り９の絞り孔９ａを通過した電子ビーム１０の軸を対物レンズ６の中心軸に合わせる例を説明する。
【００２９】
電子銃１から放出されて絞り９の絞り孔９ａを通過した電子ビーム１０は対物レンズ６の開口部６ｃを通ることとなるが、このときに走査コイル５を駆動制御して当該開口部６ｃを含む対物レンズ６内の所定領域を走査領域として電子ビーム１０を走査する。このときに、対物レンズ６の励磁コイル６ｂへの励磁電流の供給は停止しておく。
【００３０】
以下、図２を参照して、このときの対物レンズ６内における電子ビーム１０の走査について説明する。ここで、図２は、図１の対物レンズ６における要部の拡大図である。
【００３１】
図２において、対物レンズ６の先端部には、上述のごとく電子ビーム１０が通過するための開口部６ｃが形成されている。この先端部は、対物レンズ６の後方に配置される試料８（図１参照）と対向するようになっている。これにより試料８は当該開口部６ｃの後方に位置することとなる。対物レンズ６は、この位置に配置される試料８上に電子ビーム１０を集束する作用を有する。なお、対物レンズ６と試料８との位置関係は上述のごとくであるが、本実施例において説明する電子ビーム１０の軸調整においては、試料８を配置する必要はない。
【００３２】
対物レンズ６は内側磁極６ｄと外側磁極６ｅとを備えている。電子ビーム１０は対物レンズ６内において、電子ビーム通過空間６ｆを通って開口部６ｃに向かう。内側磁極６ｄと外側磁極６ｅとには、電子ビーム通過空間６ｆに連通して面するように形成された貫通孔６ｇが設けられている。
【００３３】
この貫通孔６ｇ内には、２次電子等の被検出電子１０ａを検出するための検出器１１が配置されている。この検出器１１は、電子ビーム１０が通過する開口部６ｃより上方（前方）に位置することとなる。検出器１１は、被検出電子１０ａを受けて検知するためのシンチレータ１１ａとコロナリング１１ｂと光電子増倍管１１ｃとを備える。
【００３４】
このような構成からなる対物レンズ６の開口部６ｃを走査コイル５（図１参照）によって走査する。このときには、駆動部５ａ（図１参照）により走査コイル５が駆動制御されることとなり、電子ビーム１０は、対物レンズ６における開口部６ｃを含む内側磁極６ｄの内面６ｈの所定領域を走査領域として走査する。また、走査する条件としては、Ｘ方向での走査における偏向量は、電子ビーム１０の軸を中心として対称とする。また、Ｙ方向での走査における偏向量も、電子ビーム１０の軸を中心として対称とする。なお、Ｘ方向での偏向量とＹ方向での偏向量とを一致させる必要はない。
【００３５】
このときの電子ビーム１０の走査方向について、図３を参照してさらに説明する。ここで、図３は、対物レンズ６における開口部６ｃとその周囲に位置する内側磁極６ｄの内面６ｈの一部とを示す概略図である。すなわち、図３は、対物レンズ６内において、電子ビーム通過空間６ｆ側から開口部６ｃに向かう方向（すなわち、電子ビーム１０の進行方向）で見たときの図であり、この図中における内側磁極６ｄの内面６ｈ上を電子ビーム１０が走査することとなる。
【００３６】
図３において、点線で囲んだ領域３０は、電子ビーム１０の軸と対物レンズ６の中心軸とが合っていない場合での走査領域の一例を示す。電子ビーム１０の走査条件は、上述のごとく、Ｘ方向での偏向量及びＹ方向での偏向量がそれぞれ軸を中心として対称となるようにしているので、電子ビーム１０の当該軸は走査領域３０の中心３３に一致する。また、対物レンズ６の中心軸は、開口部６ｃの中心３４に一致する。従って、軸調整を実施することにより、当該走査条件での電子ビーム１０による走査領域３０の中心３３と開口部６ｃの中心３４とが一致するようになれば、電子ビーム１０の軸と対物レンズ６の中心軸とが合うこととなる。なお、電子ビーム１０と対物レンズ６の中心軸とのプリアライメント（粗調整）は済まされており、走査領域３０には開口部３４が含まれているものとする。
上記走査条件で、先ず初めは、図３中において一点鎖線の矢印３１で示す方向を電子ビーム１０の走査方向とする。すなわち、図３での走査領域３０において、左上部から矢印３１方向（同図でのＸ方向）に電子ビーム１０を走査する。そして、１走査ラインでの走査が終了後、順次上部から下部へ向かう方向（同図での−Ｙ方向）に走査ラインをずらして矢印３１で示す方向での電子ビーム１０による走査を実行していく。
【００３７】
このようにして開口部６ｃを含む走査領域３０を電子ビーム１０で走査すると、開口部６ｃの部分を除く内側磁極６ｄの内面６ｈにおける走査領域３０からは被検出電子１０ａが発生する。発生した被検出電子１０ａは検出器１１により検出され、検出器１１は検出結果に基づいて検出信号を出力する。検出器１１から出力された検出信号は、増幅されてＡ／Ｄ変換部１２に送られ、ディジタル信号に変換される。なお、対物レンズ６の励磁コイル６ｂへの励磁電流の供給は停止しているので、対物レンズ６は励磁されていない状態となっており、仮に対物レンズ６の後方に試料８が配置されていたとしても、試料８上に電子ビーム１０が集束されて照射されることはなく、検出器１１によって試料８から被検出電子が検出されることはない。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部１２によりディジタル信号に変換された検出信号は、バスライン１３を介して画像形成部１６に送られる。画像形成部１６は、当該検出信号を受けて走査像となる画像を形成する。これにより形成された画像は表示部１９に送られて表示されるとともに、記憶部１７に送られて記憶される。
【００３９】
このときの走査像の一例を図４（Ａ）に示す。ここで、図４は、電子ビーム１０の軸と対物レンズ６の中心軸との間にずれが生じている場合での走査像の一例を示す図である。図４（Ａ）に示すように、走査像（第１の像）４１は、図３における走査領域３０に対応して形成されている。
【００４０】
当該走査像４１においては、開口部６ｃの開口部像６ｉは、走査像４１の像中心３５（走査領域３０の中心３３に対応）から、同図における左上方向にずれて検出されている。ここで、開口部６ｃからは被検出電子１０ａは発生しないので、その開口部像６ｉは暗状態となっている。
【００４１】
このように、第１の像となる走査像４１を検出して取得し、これを表示するとともに記憶部１７に記憶した後、今度は当該走査像４１の反転像に相当する第２の像を以下のように検出して取得する。
【００４２】
駆動部５ａによる走査コイル５の駆動条件を変えて、走査領域３０は変化させずに電子ビーム１０の走査方向を逆方向に変える。なお、電子ビーム１０の当該軸に対するＸ方向での偏向量及びＹ方向での偏向量は、第１の像を取得するときの条件から変化させない。第２の像を取得する際での電子ビーム１０の走査方向について、図３を参照して説明する。
【００４３】
図３において、二点鎖線の矢印３２を、第２の像を取得する際での電子ビーム１０の走査方向とする。すなわち、図３での走査領域３０（第１の像を取得する際での走査領域と一致する）において、右下部から矢印３２の方向（同図での−Ｘ方向）に電子ビーム１０を走査する。そして、１走査ラインでの走査が終了後、順次下部から上部へ向かう方向（同図でのＹ方向）に走査ラインをずらして矢印３２の方向での電子ビーム１０による走査を実行していく。
【００４４】
このようにして走査領域３０を電子ビーム１０で走査すると、上述と同様に、当該走査領域３０からは被検出電子１０ａ（図２参照）が発生する。発生した被検出電子１０ａは検出器１１により検出され、検出器１１は検出結果に基づいて検出信号を出力する。検出器１１から出力された検出信号は、増幅されてＡ／Ｄ変換部１２に送られ、ディジタル信号に変換される。このときも、対物レンズ６の励磁コイル６ｂへの励磁電流の供給は停止しているので、対物レンズ６は励磁されていない状態となっており、仮に対物レンズ６の後方に試料８が配置されていたとしても、試料８に電子ビーム１０が集束されて照射されることはなく、検出器１１によって試料８から被検出電子が検出されることはない。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換部１２によりディジタル信号に変換された検出信号は、バスライン１３を介して画像形成部１６に送られる。画像形成部１６は、当該検出信号を受けて走査像となる画像を形成する。これにより形成された画像は表示部１９に送られて表示されるとともに、記憶部１７に送られて記憶される。
【００４６】
このときの走査像を図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）に示すように、走査像（第２の像）４２は、図３における走査領域３０に対応して形成されているが、上記第１の像４１の反転像に相当する像となっている。なお、ここでの反転像とは、第１の像４１をその像中心回りに１８０度回転させた像のことをいう。
【００４７】
図４（Ｂ）に示す走査像４２においては、開口部６ｃの開口部像６ｉは、走査像４１の像中心３５（走査領域３０の中心３３に対応）から、同図における右下方向にずれて検出されている。なお、ここにおいても開口部６ｃからは被検出電子１０ａは発生しないので、その開口部像６ｉは暗状態となっている。
【００４８】
このように、第２の像となる走査像４２を検出して取得し、これを表示するとともに記憶部１７に記憶する。その後、第１の像４１と第２の像４２との比較を以下のようにして実行する。
【００４９】
制御部１４（図１参照）の制御により、記憶部１７に記憶された第１の像４１及び第２の像４２を読み出して演算部１５に送る。演算部１５は、第１の像４１における開口部像６ｉの中心位置６ｊ（図４（Ａ）参照）の画像上での座標を算出するとともに、第２の像４２における開口部像６ｉの中心位置６ｊ（図４（Ｂ）参照）の画像上での座標を算出する。
【００５０】
そして、演算部１５は、双方の当該中心位置６ｊの座標から、これら２つの中心位置６ｊの座標の差分量をＸ方向及びＹ方向についてそれぞれ算出する。
【００５１】
その後、制御部１４は、駆動部４ａを制御してビームアライメントコイル４の励磁条件を調整して、絞り９からの電子ビーム１０の軸を移動させ、改めて上述の工程を実行し、第１の像４１及び第２の像４２を取得して、上記差分量を算出するように装置を制御する。そして、制御部１４はこの動作制御を繰り返し、当該差分量が零となるように電子ビーム１０の軸を制御する。
【００５２】
上記差分量が零となり、第１の像４１における開口部像６ｉの中心位置６ｊと、第２の像４２における開口部像６ｉの中心位置６ｊとが一致したときの第１及び第２の像４１，４２を図５に示す。ここで、図５は、第１の像４１における開口部像６ｉと第２の像４２における開口部像６ｉとが重なり合った状態を示す図である。
【００５３】
図５に示すごとく、第１及び第２の像４２における両開口部像６ｉが重なり合い、双方の当該中心位置６ｊが一致した状態においては、この中心位置６ｊがそのときの電子ビーム１０による走査領域３０の中心３３に対応する。よって、この状態では、電子ビーム１０による走査領域３０の中心３３と対物レンズ６における開口部６ｃの中心３４とが一致することとなり、電子ビーム１０の軸と対物レンズ６の中心軸とが合うこととなる。
【００５４】
このように、本発明においては、対物レンズ６の開口部６ｃを電子ビーム１０により走査し、これにより検出される像をもとに電子ビームの軸調整を行う。このとき、電子ビーム１０を第１の方向３１（図３中の矢印３１参照）に走査することにより検出される第１の像４１と、当該第１の像における像中心での反転像に相当する第２の像４１とを取得し、これらの像４１，４２を比較して軸調整を行うので電子ビーム１０の軸調整を容易に行うことができる。
【００５５】
ここで、第１の像４１を取得する際及び第２の像４２を取得する際での走査コイル５の駆動制御方法について説明する。
【００５６】
第１の像４１を取得する際には、上述のごとく、図３における矢印３１の方向に電子ビーム１０を走査することとなる。このときには、例えば、走査コイル５を構成する上段走査コイル５ｂによって電子ビーム１０を走査する。
【００５７】
また、第２の像４２を取得する際には、上述のごとく、図３における矢印３２の方向（矢印３１の逆方向）に電子ビーム１０を走査することとなる。このときには、例えば、走査コイル５を構成する下段走査コイル５ｃによって電子ビーム１０を走査する。
【００５８】
このように、電子ビーム１０の走査方向によって、電子ビーム１０を走査する上段／下段走査コイル５ｂ，５ｃをその都度選択して駆動するようにすることにより、走査条件の設定を簡易なものとすることができる。なお、電子ビーム１０の走査方向に応じて上段／下段走査コイル５ｂ，５ｃを選択するようにせずに、これら上段／下段走査コイル５ｂ，５ｃからなる走査コイル５全体を駆動制御して、電子ビーム１０の走査方向を変えるようにしても差し支えはない。
【００５９】
また、上述の例においては、第１の像４１を取得した後、改めて電子ビーム１０を逆方向に走査して第２の像を取得しているが、第２の像の取得方法としては上記例には限定されない。
【００６０】
すなわち、第１の像４１を取得して記憶部１７に当該像４１を一旦記憶した後、制御部１４の制御により記憶部１７から当該像４１を読み出して画像作成部１８に送る。画像作成部１８は、像４１を変換処理し、当該像４１を像中心回りに１８０度回転させて得られる反転像を第２の像として作成する。
【００６１】
その後、演算部１５は、記憶部１７に記憶されている第１の像４１と、画像作成部１８により作成された第２の像とをもとに上述の演算処理を実行する。
【００６２】
このように、第１の像４１を変換処理することにより第２の像を取得するようにすれば、第２の像を取得するために改めて電子ビーム１０を逆方向に走査して走査像を得る必要がない。よって、この場合は、走査コイル５を駆動制御する条件がより簡易なものとなるとともに、処理時間の短縮を図ることができる。
【００６３】
上述の各実施例においては、自動的に電子ビーム１０の軸調整を行う例であったが、当該軸調整を手動で実行する際においても、対物レンズ６の開口部６ｃを含む走査像を取得して電子ビーム１０の軸調整を行うことができる。以下に、手動での電子ビーム１０の軸調整における実施例について説明する。
【００６４】
この場合には、上述の実施例と同様の方法により得られた第１の像４１と、電子ビーム１０を逆方向に走査して得られた第２の像４２もしくは第１の像を変換処理して得られた第２の像とを取得したのち、これら第１及び第２の像を表示部１９によって交互に繰り返して表示する。
【００６５】
このときの表示部１９による表示像を図６に示す。ここで、図６は、第１及び第２の像を交互に繰り返して表示したときの表示像を示す図である。
【００６６】
図６において５０は表示像であり、この表示像５０は、上記第１の像と第２の像とを交互に繰り返して表示してなるものであるので、第１の像における開口部像６ｉと、第２の像における開口部像６ｉとが交互に繰り返して表示されることとなる。
【００６７】
このとき、表示部１９による第１の像と第２の像との繰り返し表示の周期を短くすると、表示部１９を目視にて確認しているオペレータの目には、双方の像における開口部像６ｉが短い周期で交互に入ってくることとなる。この結果、オペレータの目には、第１の像における開口部像６ｉに対応する残像５１と、第２の像における開口部像６ｉに対応する残像５２とが残ることとなる。オペレータは、双方の残像５１，５２を確認しながら、残像５１と残像５２とが互いに重なり合うように、ビームアライメントコイル４の励磁による電子ビーム１０の軸調整を入力部２０を操作して行う。
【００６８】
このように、本発明においては、対物レンズ６の開口部６ｃを電子ビーム１０により走査し、これにより検出される像をもとにビームアライメントコイル４を制御して電子ビーム１０の軸調整を行う。このとき、電子ビームを第１の方向に走査することにより検出される第１の像と、その像中心での反転像に相当する第２の像とを取得して比較し、当該比較結果に基づいてビームアライメントコイル４の制御を行うので、電子ビーム１０の軸調整を容易に実行することができる。そして、手動操作による電子ビーム１０の軸調整においても、オペレータの熟練を必要とせず、容易に軸調整を行うことができる。
【００６９】
なお、上述の各実施例においては、絞り９の絞り孔９ａを通過した電子ビーム１０の軸を、ビームアライメントコイル４の励磁条件を調整することによって対物レンズ６の中心軸に合わせる例を説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではない。この例の他に、例えば、電子銃１から放出された電子ビーム１０の軸を、ガンアライメントコイル２の励磁条件を調整することによって集束レンズ３の中心軸に合わせる場合においても本発明は適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明における走査電子顕微鏡を示す概略構成図である。
【図２】図１の対物レンズにおける要部の拡大図である。
【図３】対物レンズにおける開口部とその周囲に位置する内側磁極の内面の一部とを示す概略図である。
【図４】電子ビームの軸と対物レンズの中心軸との間にずれが生じている場合での走査像の一例を示す図である。
【図５】第１の像における開口部像と第２の像における開口部像とが重なり合った状態を示す図である。
【図６】第１及び第２の像を交互に繰り返して表示したときの表示像を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…電子銃（電子ビーム源）、２…ガンアライメントコイル（軸調整手段）、３…集束レンズ、４…ビームアライメントコイル（軸調整手段）、５…走査コイル、６…対物レンズ、７…試料ステージ機構、８…試料、９…絞り、１０…電子ビーム、１１…検出器、１２…Ａ／Ｄ変換部、１３…バスライン、１４…制御部（制御手段）、１５…演算部、１６…画像形成部、１７…記憶部、１８…画像作成部、１９…表示部、２０…入力部
【図１】
2005174812.tif 000003
【図２】
2005174812.tif 000004
【図３】
2005174812.tif 000005
【図４】
2005174812.tif 000006
【図５】
2005174812.tif 000007
【図６】
2005174812.tif 000008