(57)【要約】【課題】電子ビーム装置において正確な絞り位置調整を行う。【解決手段】電子銃111から試料に照射する電子ビームを通過させるための複数の絞り穴を備える絞り板113と、電子ビームの通過経路で前記絞り板を駆動する絞り駆動部170と、前記絞り板により遮断される前記電子ビームを電流として検出する電流検出部160と、前記電子ビームの照射と前記絞り駆動部による前記絞り板の駆動状態を制御する制御部101と、を備えた電子ビーム装置で電子ビームを絞る際に、電子ビームの通過経路中で複数の絞り穴が設けられた絞り板113を所定方向に移動させつつ、電流検出部160で検出される電流により絞り板113の駆動位置を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から試料に照射する電子ビームを通過させるための複数の絞り穴を備える絞り板と、電子ビームの通過経路で前記絞り板を駆動する絞り駆動部と、前記絞り板により遮断される前記電子ビームを電流として検出する電流検出部と、前記電子ビームの照射と前記絞り駆動部による前記絞り板の駆動状態を制御する制御部と、を備えた電子ビーム装置において、電子ビームを絞る絞り調整方法であって、
電子ビームの通過経路中で複数の絞り穴が設けられた絞り板を所定方向に移動させつつ、電流検出部で検出される電流により前記絞り板の駆動位置を算出する、
ことを特徴とする絞り調整方法。
【請求項２】
電子銃からの電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置であって、
前記電子ビームを通過させるための複数の絞り穴を備える絞り板と、
前記電子ビームの通過経路中に前記絞り穴のいずれかが位置するように前記絞り板を駆動する絞り駆動部と、
前記絞り板により遮断される前記電子ビームを電流として検出する電流検出部と、
前記電子ビームの照射と前記絞り駆動部による前記絞り板の駆動状態を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記絞り駆動部によって前記絞り板を所定方向に移動させつつ前記電流検出部で検出される電流により、前記絞り板の駆動位置を算出するよう制御する、
ことを特徴とする電子ビーム装置。
【請求項３】
データを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、算出した前記絞り板の駆動位置を前記記憶部に記憶させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを絞る際に使用される絞り調整機構に係る絞り調整方法、及び上記絞り調整機構を用いた電子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子銃からの電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置として、例えば、走査電子顕微鏡が存在する。この走査電子顕微鏡では、電子銃からの電子ビームを、集束レンズと対物レンズによって試料上に細く絞るようにしている。
【０００３】
なお、この種の電子ビーム装置では、対物レンズ上部に絞りを設け、入射する電子ビームの光軸近傍の電子線のみを通過させ、それ以外を遮断するようにしている。
【０００４】
なお、この場合の絞りとして、径の異なる複数の絞り穴が設けられたものが存在している。
【０００５】
ここで、小径の絞りを用いると、プローブ電流が小さくなり、各種収差が小さくなると共に、焦点深度が深くなる。一方、大径の絞りを用いると、プローブ電流が大きくなり、各種収差が大きくなると共に、焦点深度が浅くなる。このため、使用時の要望に応じて、適した径の絞り穴を用いる。
【０００６】
この際、複数の絞り穴が設けられた絞り板を用いて、使用する絞り穴に応じて絞り板の位置調整を行うようにしている。なお、走査電子顕微鏡以外の電子ビーム装置であっても、同様な絞り板が存在している。
【０００７】
なお、このような絞りを備えた電子ビーム装置について、絞り板を駆動することが以下の各特許文献１−４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−１７９４５号公報
【特許文献２】特開２００４−０９５４５９号公報
【特許文献３】特開２００２−１１７７９５号公報
【特許文献４】特開平０８−２７３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の特許文献１−４にも記載されているように、複数の絞り穴を備えた絞り板を用いる場合には、手動調整あるいは自動調整が可能である。
【００１０】
しかしながら、絞り板ごとの個体差、取り付け時の誤差、振動による誤差、などにより、絞り穴の位置が予定していた位置より微妙にずれることがある。
【００１１】
このため、自動調整するのであれば、設定データを毎回作り直さなければならないことになる。そして、絞り穴の個数が増えれば、設定データの作成にも時間がかかることになる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、複数の絞り穴を備えた絞り板を用いた電子ビーム装置において、正確な絞り位置調整が容易にできる絞り調整方法及び電子ビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決する本発明は、以下の通りである。
【００１４】
（１）電子銃から試料に照射する電子ビームを通過させるための複数の絞り穴を備える絞り板と、電子ビームの通過経路で前記絞り板を駆動する絞り駆動部と、前記絞り板により遮断される前記電子ビームを電流として検出する電流検出部と、前記電子ビームの照射と前記絞り駆動部による前記絞り板の駆動状態を制御する制御部と、を備えた電子ビーム装置において、電子ビームを絞る絞り調整方法であって、電子ビームの通過経路中で複数の絞り穴が設けられた絞り板を所定方向に移動させつつ、電流検出部で検出される電流により前記絞り板の駆動位置を算出する、ことを特徴とする。
【００１５】
（２）上記（１）において、データを記憶する記憶部を備え、前記制御部は、算出した前記絞り板の駆動位置を前記記憶部に記憶させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上の発明では、電子ビーム装置において絞り調整する際に、電子ビームの通過経路中で複数の絞り穴が設けられた絞り板を所定方向に移動させつつ、絞り板で遮断される電子ビームを電流として検出し、この電流の大小により絞り板の駆動位置を算出することができるため、複数の絞り穴を備えた絞り板を用いた電子ビーム装置においても正確な絞り穴の位置を求めることができるようになり、正確な絞り位置調整が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の構成を示する構成図である。
【図２】本発明の実施形態の動作を示するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の動作状態を示する説明図である。
【図４】本発明の実施形態の動作状態を示する説明図である。
【図５】本発明の実施形態の動作状態を示する説明図である。
【図６】本発明の実施形態の動作状態を示する説明図である。
【図７】本発明の実施形態の動作状態を示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の絞り調整方法及び電子ビーム装置を実施するための形態（実施形態）を詳細に説明する。
【００１９】
〈電子ビーム装置の構成〉
まず図１を参照して、本実施形態が適用される電子ビーム装置１００の構成を説明する。なお、図１においては、電子ビーム装置１００として、走査電子顕微鏡を具体例にして、電子ビーム装置１００や周辺の各部などの既知の構成については省略し、実施形態の特徴部分に関連する構成を中心に示した状態で示している。
【００２０】
ここで、制御部１０１は電子ビームの照射や絞り調整に関する各種制御を行う制御手段、記憶部１０５は電子ビームの照射や絞り調整に関する各種データを記憶する記憶手段、電子銃１１１は試料に照射するための電子ビームを発生する電子線発生手段、集束レンズ１１２は電子銃１１１から発生する電子ビームを集束させる集束手段、絞り板１１３は複数の異なる径の絞り穴１１３ａ〜１１３ｄを備える絞り手段、走査コイル１１４は電子ビームで試料１２０上を走査させるための走査手段、対物レンズ１１５は電子ビームを試料に向けて集束させる集束手段、試料１２０は電子ビームの照射を受ける電子ビーム照射対象物、検出器１３０は電子ビームの照射によって試料１２０から発生した２次電子を検出する検出手段、信号処理部１４０は検出器１３０の検出結果に対して必要な信号処理を施して試料１２０の走査像を得る信号処理手段、表示部１５０は信号処理部１４０で信号処理されて得られた走査像や制御部１０１からの情報を表示する表示手段、電流検出部１６０は絞り板１１３により遮断される電子ビームを電流として検出して検出結果を制御部１０１に送る電流検出手段、絞り駆動部１７０は制御部１０１からの指示を受けて所定方向に絞り板１１３を駆動する絞り駆動手段である。
【００２１】
なお、制御部１０１は、絞り駆動部１７０によって絞り板１１３を所定方向に移動させつつ、電流検出部１６０で検出される電流により、電子ビームの中心と絞り穴の中心とが一致する状態の絞り板１１３の駆動位置を算出するよう制御する機能を有している。
【００２２】
また、絞り板１１３においては、４つの絞り穴１１３ａ〜１１３ｄを具体例にするが、これに限定されるものではない。
【００２３】
なお、この実施形態においては、絞り板１１３における絞り穴１１３ａ〜１１３ｄの配列方向をＹ方向、絞り板１１３の平面内において前記Ｙ方向と直交する方向をＸ方向と定める。なお、Ｙ方向は絞り板１１３の駆動方向でもある。
【００２４】
また、制御部１０１からの指示に基づく絞り駆動部１７０による絞り板１１３の駆動において、Ｙ方向の粗動をCourseＹ、Ｘ方向の微動をfineＸ、Ｙ方向の微動をfineＹ、と呼ぶことにする。
【００２５】
また、この説明においては、制御部１０１に、集束レンズ制御部、走査コイル制御部、対物レンズ制御部などが含まれており、ＦＰＧＡ等で構成されていてもよいものとする。
【００２６】
また、絞り板１１３は、箔状に構成された絞り箔であってもよいものとする。
【００２７】
また、絞り駆動部１７０は、制御部１０１からの指示に基づいて、Ｙ方向の粗動CourseＹ、Ｘ方向の微動fineＸ、Ｙ方向の微動fineＹ、の３種類の動作が可能に、モータや駆動機構を含んで構成されている。
【００２８】
〈絞り調整方法〉
以下、図２のフローチャートや図３以降の説明図を参照して、本実施形態の動作としての絞り調整方法を説明する。
【００２９】
まず、絞り調整の動作に際して、制御部１０１は絞り調整動作にあわせて各部を初期化する（図２中のステップＳ１０１）。ここで、絞り駆動部１７０は、絞り板１１３を図３（ａ）のように、電子ビームＥＢの照射位置が絞り穴１１３ａより端部側になるように制御する。また、制御部１０１は、電子ビームＥＢが絞り板１１３の各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄの最大径よりも大きくなるように、集束レンズ１１２を制御する。
【００３０】
そして、制御部１０１は電子銃１１１から電子ビームを照射すると共に、絞り駆動部１７０によって絞り板１１３を図３（ａ）破線のCourseＹ方向に、すなわち、電子ビームＥＢが各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄを通過するように粗動のための駆動をする（図２中のステップＳ１０２）。
【００３１】
この絞り板１１３のCourseＹ方向の粗動駆動中において、電流検出部１６０における電流検出結果は図４のような特性になる。
【００３２】
ここで、電流検出部１６０における電流検出の原理を図５により説明する。絞り板１１３により電子ビームＥＢの全体が遮断された状態では、電子ビームＥＢの全てのエネルギーは絞り板１１３に吸収されるため、電流検出部１６０における検出電流値が最大となる。一方、絞り穴１１３ａ〜１１３ｄ上に電子ビームＥＢが位置している状態では、電子ビームＥＢの一部は絞り穴を通過して試料１２０に向かい、絞り穴を通過できなかった電子ビームＥＢの残余のエネルギーが絞り板１１３に吸収されるため、電流検出部１６０における検出電流値は減少する。
【００３３】
たとえば、図５のＨ（実線＋斜めハッチング）のような絞り穴が存在する絞り板１１３に対して、図５Ｂ（波線）のような電子ビームＥＢが照射される場合を想定する。
【００３４】
ここで、Ｂの外枠部分が、図５ＯＵＴthの範囲内にあれば、絞り穴Ｈの全てに電子ビームが照射されることになるため、電流検出部１６０における検出電流値は減少する。そして、Ｂの外枠部分が、図５ＯＵＴthの範囲からはみ出せば、絞り穴Ｈの全ての領域で電子ビームが通過することはなくなるため、電流検出部１６０における検出電流値は、最小値よりも増加する。なお、この場合の電子ビームＥＢの最適な中心位置は、Ｘ方向では中心をＸ０とするＸ１〜Ｘ２範囲内、Ｙ方向では中心をＹ０とするＹ１〜Ｙ２範囲内になるが、後述するfineＸとfineＹの絞り板１１３の駆動により算出される。
【００３５】
絞り板１１３のCourseＹ方向の粗動駆動中の電流検出部１６０における電流検出結果において、最大値と最小値の中間付近に閾値ｔｈを定める。そして、電流値が閾値ｔｈと交わる２点の中間を、電子ビームＥＢが絞り穴に合致する駆動位置として検出する。ここで、制御部１０１は、Ｙa1とＹa2の中間のＹa0を絞り穴１１３ａの駆動位置、Ｙb1とＹb2の中間のＹb0を絞り穴１１３ｂの駆動位置、Ｙc1とＹc2の中間のＹc0を絞り穴１１３ｃの駆動位置、Ｙd1とＹd2の中間のＹd0を絞り穴１１３ｄの駆動位置、として算出して記憶部１０５に記憶する（図２中のステップＳ１０３）。なお、この段階では、粗動駆動中であり、後述する微動駆動のための仮の駆動位置であるため、最終的な駆動位置の算出ではない。
【００３６】
そして、絞り駆動部１７０は、再び絞り板１１３を図３（ａ）のように、電子ビームＥＢの照射位置が絞り穴１１３ａより端部側になるように制御する。
【００３７】
ここで、制御部１０１は、以上の粗動駆動により求めた駆動位置Ｙa0〜Ｙd0のそれぞれを中心にして、Ｘ方向にあっては電子ビームＥＢが絞り板１１３のＸ方向のほぼ全域をカバーする範囲をＸ方向スキャン範囲、Ｙ方向にあっては電子ビームＥＢの径の２〜３倍程度の範囲をＹ方向スキャン範囲、として定める。
【００３８】
そして、このスキャン範囲について、図３（ｂ）に示すように、Ｘ方向スキャン範囲に絞り板１１３を１回駆動するタイミングで、Ｙ方向スキャン範囲の１／１０〜１／２０程度だけ絞り板１１３を駆動するよう、制御部１０１は絞り駆動部１７０に指示を与える。
【００３９】
すなわち、絞り駆動部１７０は、Ｘ方向スキャン範囲の駆動をＹ方向に向けて複数回繰り返す（図２中のステップＳ１０４）ことで、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄのスキャン範囲において細かくスキャンしつつ、図６のように、電流検出部１６０における電流検出結果を取得する。なお、このようにしてＸ方向スキャン範囲の駆動をＹ方向に向けて複数回繰り返すことをfineＸ駆動と呼ぶことにする。なお、隣接するスキャン範囲の間では、絞り駆動部１７０は絞り板１１３のＸ方向のスキャンを行わずに、Ｙ方向にのみ粗動駆動する。
【００４０】
絞り板１１３のfineＸ駆動中の電流検出部１６０における電流検出結果を図６に示す。ここでは、Ｘ方向スキャンをＹ方向に７回繰り返した様子を示している。
【００４１】
ここで、制御部１０１は、閾値と交わる間隔が広い４段目のfineＹ_4において、Ｘ１とＸ２の中間のＸ０を絞り穴のＸ方向駆動位置として算出して記憶部１０５に記憶する（図２中のステップＳ１０５）。なお、以上の動作を、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄについて繰り返す。
【００４２】
なお、制御部１０１は、閾値と交わる２段目〜６段目のfineＹ_2〜fineＹ_6において、それぞれＸ１とＸ２の中間のＸ０を求めて平均することで、絞り穴のＸ方向駆動位置として算出して記憶部１０５に記憶してもよい。このように平均することで、ノイズの影響や誤差の影響を受けにくくなる。
【００４３】
また、制御部１０１は、閾値と交わる間隔が最も広い４段目のfineＹ_4の位置を、Ｙ方向駆動位置と算出して記憶部１０５に記憶することも可能であるが、この実施形態では、更に精度を高めるため、以下のfineＹ駆動を行う。
【００４４】
以上のスキャン範囲について、図３（ｃ）に示すように、Ｙ方向スキャン範囲に絞り板１１３を１回駆動するタイミングで、Ｘ方向スキャン範囲の１／１０〜１／２０程度だけ絞り板１１３を駆動するよう、制御部１０１は絞り駆動部１７０に指示を与える。
【００４５】
すなわち、絞り駆動部１７０は、Ｙ方向スキャン範囲の駆動をＸ方向に向けて複数回繰り返す（図２中のステップＳ１０６）ことで、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄのスキャン範囲において細かくスキャンしつつ、図７のように、電流検出部１６０における電流検出結果を取得する。なお、このようにしてＹ方向スキャン範囲の駆動をＸ方向に向けて複数回繰り返すことをfineＹ駆動と呼ぶことにする。なお、隣接するスキャン範囲の間では、絞り駆動部１７０は絞り板１１３のＹ方向のスキャンを行わずに、Ｙ方向にのみ粗動駆動する。
【００４６】
絞り板１１３のfineＹ駆動中の電流検出部１６０における電流検出結果を図７に示す。ここでは、Ｙ方向スキャンをＸ方向に７回繰り返した様子を示している。
【００４７】
ここで、制御部１０１は、閾値と交わる間隔が広い４段目のfineＸ_4において、Ｙ１とＹ２の中間のＹ０を絞り穴のＹ方向駆動位置として算出して記憶部１０５に記憶する（図２中のステップＳ１０７）。なお、以上の動作を、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄについて繰り返す。
【００４８】
なお、制御部１０１は、閾値と交わる２段目〜６段目のfineＸ_2〜fineＸ_6において、それぞれＹ１とＹ２の中間のＹ０を求めて平均することで、絞り穴のＹ方向駆動位置として算出して記憶部１０５に記憶してもよい。このように平均することで、ノイズの影響や誤差の影響を受けにくくなる。
【００４９】
以上のようにして、制御部１０１は、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄそれぞれについて、fineＸ駆動によりＸ０を求めると共にfineＹ駆動によりＹ０を求めることで、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄに対応する絞り板１１３の駆動位置を算出する（図２中のステップＳ１０８）。
【００５０】
そして、制御部１０１は、算出した各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄに対応する絞り板１１３の駆動位置を記憶部１０５に記憶する（図２中のステップＳ１０９）。
【００５１】
なお、以上の動作を、絞り板１１３を交換する毎、あるいは、電子ビーム装置１００を一定時間使用する毎に実行することで、各絞り穴１１３ａ〜１１３ｄに対応する絞り板１１３の正確な駆動位置を記憶部１０５に記憶することが可能になる。
【００５２】
また、以上の一連の動作を制御部１０１の制御により行うため、短時間に行うことが可能になる。
【００５３】
これにより、電子ビーム装置１００を動作させて、所望の絞り穴１１３ａ〜１１３ｄのいずれかを使用する場合にも、瞬時に正確に絞り穴の位置を電子ビームＥＢの中心に一致させることが可能になる。
【００５４】
〈その他の動作例〉
また、以上の各動作例では、走査電子顕微鏡を具体例にしているが、これに限定されず、電子ビームを照射する際に絞りを使用する各種の装置に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１００  電子ビーム装置
１０１  制御部
１１１  電子銃
１１３  絞り板
１１３ａ〜１１３ｄ  絞り穴
１２０  試料
１３０  検出器
１４０  信号処理部
１５０  表示部
１６０  電流検出部
１７０  絞り駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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