JP2001229866A - 自動スティグマ調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子ビームのビーム走査において、最適
なスティグマ強度を短時間でかつ高精度で調整する。 【解決手段】 荷電粒子ビームを試料上でｘ，ｙ方向の
二次元で走査して走査画像を形成するビーム走査におい
て、荷電粒子ビームの非対称性を、ｘ方向及びｙ方向の
異なる補正方向で補正する二組のスティグマコイルと、
二組のスティグマコイルの内で荷電粒子ビームの走査方
向と同方向を補正するスティグマコイルに供給する電流
値を、荷電粒子ビームの走査信号と同期させて変化させ
るスティグマ制御手段と、一方のスティグマコイルに供
給する電流値を変化させて求めた走査画像からスティグ
マコイルの非点補正値を算出する非点補正算出手段とを
備え、走査画像を合焦させ、スティグマコイルに供給す
る電流値の調整と、非点補正値の算出とを繰り返すこと
によって、スティグマコイルに供給する電流値を調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走査
して走査画像を形成するビーム走査に関し、特に荷電粒
子ビームの非点収差を補正するスティグマ調整装置に関
し、電子線マイクロアナライザやＸ線分析装置等に適用
することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】ＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線分光）やＷ
ＤＸ（波長分散Ｘ線分光）を用いた電子マイクロアナラ
イザ（ＥＰＭＡ）や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの
電子線分析装置やＸ線分析装置、あるいはイオンマイク
ロアナリシス（ＩＭＡ）等の分析装置等の電子やイオン
の荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走査して走査画
像を形成する走査ビーム装置が知られている。これらの
走査ビーム装置では、試料上に電子ビームやイオンビー
ムの荷電粒子ビームを照射し、この照射によって試料か
ら発生する二次電子線、反射電子線、特性Ｘ線等を検出
することによって試料の表面分析や元素分析を行う。こ
のとき、荷電ビームあるいは試料ステージを二次元的に
走査し検出器で検出することによって、試料の表面の凹
凸や元素分析の二次元的な走査画像を得る。

【０００３】試料上に結ばれる荷電粒子ビームは、プロ
ーブ径が可能な限り小さいほうが望ましく、また同時
に、プローブ形は真円に近いほうが望ましい。図１０は
非円形のプローブによる走査画像形状を説明するための
図である。プローブ形が図１０に示すようにある方向に
長い形状である場合、形成された走査画像もその方向に
長くなる。例えば、図１０（ａ），（ｃ）に示す試料を
ある方向に長い形状のプローブで走査すると、図１０
（ｂ），（ｄ）に示すようにプローブの方向に変形した
走査画像が得られる。特に、試料の大きさがプローブの
大きさより小さいときは、走査画像の形状はプローブの
形状が大きく影響する。光源の形状や電場・磁場の非対
称性等の非点原因があると、試料上の見かけのプローブ
形は、対物レンズの強さを変化させても非点は解消され
ない。

【０００４】従来、非点補正として、ｘ方向及びｙ方向
の各スティグマコイルに供給する電流値の組み合わせに
よる補正値を複数用意しておき、各組み合わせの補正値
毎に走査画像を求め、補正値を異にする複数の走査画像
を比較することによって、スティグマコイルに供給する
電流値を求めて非点補正を行う方法が知られている。

【０００５】また、他の非点補正として、ｘ方向及びｙ
方向の各スティグマコイルに供給する電流値を同時に変
化させながら走査画像を求め、該走査画像を観察し、鮮
明画像が得られる電流値から、スティグマコイルに供給
する電流値を求めて非点補正を行う方法も知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の非点補正では、
電流値の組み合わせからなる複数の補正値毎に走査画像
を求めるため、最適な補正値を得るには電流値の組み合
わせを種々変えながら複数の走査画像を求める必要があ
り、最適な補正値を得るために長時間を要するという問
題があり、操作者が各走査画像を比較するため、操作者
の労力を要すると共に操作者による個人差が生じるとい
う問題もある。また、各スティグマコイルに供給する電
流値を同時に変化させながら走査画像を求める非点補正
では、ｘ方向とｙ方向の電流値の組み合わせに制限があ
るため、必ずしも最適な補正値が得られず、補正精度の
点で問題がある。そこで、本発明は前記した従来の問題
点を解決し、荷電粒子ビームのビーム走査において、最
適なスティグマ補正を短時間でかつ高精度で行うことを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、合焦した走査
画像において、スティグマコイルに供給する電流値を変
化させながら走査画像を求め、求めた走査画像からステ
ィグマコイルの非点を補正する値を算出する処理を、各
スティグマコイル毎に交互に行うことによって、順に高
精度の補正値を求めるものである。

【０００８】本発明では、一走査画像で一方の補正値が
求まるため、二つの走査画像によってｘ方向とｙ方向の
補正値を求めることができるため、補正値を得るに要す
る走査画像の枚数を減少させることができ、処理時間を
短縮することができる。また、この補正値を求める処理
をスティグマコイル毎に交互に行って繰り返すことによ
って補正精度を高めることができる。

【０００９】そこで、本発明の自動スティグマ調整装置
は、荷電粒子ビームを試料上でｘ，ｙ方向の二次元で走
査して走査画像を形成するビーム走査において、荷電粒
子ビームの非対称性を、ｘ方向及びｙ方向の異なる補正
方向で補正する二組のスティグマコイルと、二組のステ
ィグマコイルの内で荷電粒子ビームの走査方向と同方向
を補正するスティグマコイルに供給する電流値を、荷電
粒子ビームの走査信号と同期させて変化させるスティグ
マ制御手段と、スティグマ制御手段によって、一方のス
ティグマコイルに供給する電流値を変化させて走査画像
を求めると共に、該走査画像において変化方向と同じ走
査方向の画像信号強度変化が最大となる画像位置に基づ
いて一方のスティグマコイルの非点補正値を算出する処
理をｘ方向及びｙ方向で交互に行う非点補正算出手段と
を備える構成とし、走査画像上に荷電粒子ビームを合焦
させ、非点補正値に基づくスティグマコイルに供給する
電流値の調整と、スティグマ制御手段による供給電流値
の変化、及び非点補正算出手段による非点補正値の算出
とを繰り返すことによって、スティグマコイルに供給す
る電流値を調整する。

【００１０】ｘ方向及びｙ方向の二組のスティグマコイ
ルには、それぞれ自動調整された電流値が供給され、こ
れによって荷電粒子ビームのプローブ形の非点は補正さ
れる。本発明のスティグマ制御手段は、ｘ方向及びｙ方
向の二組のスティグマコイルに供給する電流値を制御す
る手段であり、非点補正を行う手段及び非点補正を行う
ための非点補正値を求める手段を兼ねた構成とすること
もできる。

【００１１】非点補正値を求めるには、走査コイルで荷
電粒子ビームを走査すると同時に、スティグマ制御手段
によって走査方向と同方向のスティグマコイルに供給す
る電流値を荷電粒子ビームの走査信号と同期させて変化
させ、１フレーム分の走査画像を求める。求めた１フレ
ームの走査画像には、荷電粒子ビームの非点によるずれ
が画像信号強度変化としてあらわれる。非点補正算出手
段は、この画像信号強度変化が最大となる画像位置から
非点によるずれを求め、各スティグマコイルの非点補正
値を求める。非点補正値は前記ずれを補償する量として
求めることができる。求めた非点補正値で非点補正を行
い、該非点補正値を中心として、スティグマコイルに供
給する電流値を微小範囲で変えながらｘ方向及びｙ方向
について交互に繰り返すことによって、高精度の非点補
正値を求める。非点補正値を求めた後、スティグマ制御
手段は各スティグマコイルを駆動するスティグマ強度を
非点補正値に基づいて最適値に設定する。

【００１２】図１は本発明の自動スティグマ調整装置に
よる非点補正を説明するための図であり、走査画像上で
の非点収差を表している。本発明の自動スティグマ調整
装置では、焦点位置を走査画像上に合焦させた像を用い
て非点収差の検出及び調整を行う。荷電粒子ビームの像
形状は、合焦されている場合には円形形状となり、合焦
されていない場合には、合焦位置を挟んでｘ，ｙ方向で
９０度異なる方向に変形した非円形形状となる。対物レ
ンズのパワーを調整すると、走査画像上に表示される像
形状は、円形像を挟んで変形方向が９０度異なる変形像
となる。合焦した場合には円形像となり、焦点からずれ
るに従って変形に程度が増加する。走査画像上において
像を合焦させるには、像が９０度異なる変形方向の変形
像の中間となるように、対物レンズのパワーを調整する
ことによって行うことができる。

【００１３】また、走査画像上で像が合焦した場合、走
査画像上に表示される円形像の位置及び大きさは非点収
差の程度を表す。ここで、非点収差が無い場合にビーム
はｘ，ｙ座標の中心位置を通過するとすと、中心位置に
おいて円形像の径は最小となる。図１（ａ）において、
非点収差がある場合には、走査画像上において非点収差
が無い位置は図中の点Ｑで表され、その非点収差の程度
は中心位置からのずれによって表される。本発明では、
ｘ方向のスティグマの補正値を求める場合には、図１
（ｂ）に示すように、ｘ軸方向に荷電粒子ビームを走査
する際、走査に同期してスティグマコイルに供給する電
流値を−１００％から１００％まで変化させる。プロー
ブＰの形状はスティグマコイルに供給する電流値によっ
て変化し、適正となるに従って小径となる。

【００１４】非点収差がある場合には、非点によってず
れた位置でプローブ像Ｐは最小となる。このプローブ像
Ｐが最小となるときのスティグマコイルに供給する電流
値が非点補正値となる。なお、ここでは、ｙ方向のステ
ィグマコイルに供給する電流値を０近傍に固定すること
によって、走査画像上においてｘ方向の変化のみを表示
することができる。この走査をｙ方向の全域について行
うことによって、１フレームの走査画像を得ることがで
き、非点の方向の位置は走査画像のｘ方向の強度変化
（図中の斜線部で示されるｙ方向に延びた帯体）として
検出され、この位置からｘ方向のスティグマ補正値を求
めることができる。

【００１５】同様に、ｙ方向のスティグマ補正値を求め
る場合には、図１（ｃ）に示すように、ｙ軸方向に荷電
粒子ビームを走査する際、走査に同期してスティグマコ
イルに供給する電流値を−１００％から１００％まで変
化させて走査画像を求め、そのｙ方向の強度変化からｙ
方向のスティグマ補正値を求める。求めた補正値による
スティグマコイルに供給する電流値の補正とｘ方向及び
ｙ方向のスティグマ補正値を求める処理とを、数回繰り
返すことによって、より高い精度で非点補正の最適値を
設定することができる。この繰り返しにおいて、スティ
グマ値の変更範囲を順に狭めることによって、より高い
精度で非点補正の最適値を設定することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。本発明の自動スティグ
マ調整装置において、非点補正を行うスティグマコイル
の構成として、８極のスティグマ補正コイルや６０度斜
交４極のスティグマ補正コイルを適用することができ
る。８極のスティグマ補正コイルは４極ずつの２組のコ
イルによってｘ，ｙ方向の非点補正を行う構成であり、
６０度斜交４極のスティグマ補正コイルは４極を６０度
（π／３）の角度にセットすることによってｘ，ｙ方向
の非点補正を行う構成である。何れの構成の補正コイル
においても、各組のスティグマコイルに供給する電流を
調整することによってｘ，ｙ方向の非点補正を行うこと
ができる。

【００１７】図２は本発明の自動スティグマ調整装置の
構成例であり、走査型電子顕微鏡に適用した場合につい
て示している。走査型電子顕微鏡１は、ビーム源２と、
ビーム源２から照射された荷電粒子ビーム３を試料ステ
ージＳ上で走査させる走査コイル６及び走査コイル６を
制御する走査用制御部１６と、荷電粒子ビーム３の非点
を補正するスティグマコイル５及びスティグマコイル５
を制御するスティグマ用制御部１５と、スティグマ用制
御部１５及び走査用制御部１６に走査信号を入力する走
査信号形成部１４と、試料から放出された二次電子やＸ
線等を検出するＰＭＴ等の検出器８と、検出信号を信号
増幅するアンプ９と、アナログの検出信号をデジタルに
変換するＡ／Ｄ変換器１０と、検出信号を記憶する記憶
部１７と、画像処理部１２及び非点補正算出部１３を含
む制御部１１とを備える。

【００１８】走査コイル６は走査用制御部１６からの走
査信号に基づいて荷電粒子ビーム３をｘｙ方向に移動さ
せて試料ステージ８を二次元的に走査する。検出器８は
試料（図示しない）から放出された二次電子やＸ線等を
検出することによって、試料の表面の凹凸や元素分析の
二次元走査画像を求める。スティグマコイル５は、ステ
ィグマ用制御部１５から入力される補正値に基づいて供
給する電流値を調整する。この電流値調整によって、荷
電粒子ビーム３の非対称性を補正して非点を補正するこ
とができと共に、非点補正量を検出することができる。

【００１９】走査信号形成部１４は、走査信号を形成し
てスティグマ用制御部１５及び走査用制御部１６に供給
する。共通の走査信号を用いることによって、スティグ
マ用制御部１５は走査用制御部１６の走査と同期してス
ティグマコイルに供給する電流値を変化させることがで
きる。制御部１３は、試料の走査画像を求める場合に
は、走査信号形成部１４を制御して走査速度や走査範囲
等を定め、スティグマ用制御部１５を制御して非点補正
を行う。また、非点補正値を求める場合には、スティグ
マ用制御部１５を制御してスティグマコイルに供給する
電流値を変化させながら走査画像を求め、画像処理部１
２及び非点補正算出部１３によって求めた走査画像の信
号強度変化からに非点補正値を算出する。

【００２０】ここで、画像処理部１２は、走査画像の画
像信号強度の分布を求め、ｘ方向あるいはｙ方向の画像
信号の強度変化を求める。画像信号の強度変化は、例え
ば隣接する画素について信号強度の差分によって求める
ことができる。このとき、非点収差が大きい画像では隣
接する画素間の信号強度変化は小さく、非点収差が小さ
い画像では隣接する画素間の信号強度変化は大きくな
る。したがって、信号強度変化の大小によって非点収差
の程度を推定することができ、信号強度変化が最大とな
る画像位置が非点収差の最も小さい位置を示している。
非点補正算出部１３は、走査画像の像信号強度の変化を
調べ、信号強度変化が最大となる画像位置から非点位置
に対応するスティグマのずれを求め、このスティグマの
ずれから非点補正値を算出する。なお、制御部１１はＡ
／Ｄ変換器１０からの走査画像信号あるいは記憶部１７
に記憶した走査画像信号を用いることができる。

【００２１】したがって、本発明の自動スティグマ調整
装置は、スティグマコイル５、スティグマ用制御部１
５、及び画像処理部１２及び非点補正算出部１３により
構成され、走査コイル６、走査用制御部１６、検出器
８、走査信号形成部１４等の走査画像を得るための構成
と協働して、非点補正量を求める。

【００２２】以下、本発明の自動スティグマ調整装置の
動作について説明する。図３は、スティグマ補正とプロ
ーブ形との関係を示す概略図である。図中の矩形は走査
画像の外周部分を示し、走査画像内の各座標（ｘｙ座
標）は、スティグマコイルによる補正方向を示し、円形
のプローブの広がりは非点収差の程度を示している。な
お、図に示すプローブ形は、走査画像面において走査ビ
ームが合焦している場合を示しているため円形となる。
スティグマ補正は、走査画像の左側から右側及び上側か
ら下側に向かってそれぞれ−１００％から＋１００％ま
で変化させた場合を示し、例えば走査画像の左上の位置
ではｘ座標及びｙ座標のスティグマ補正は共に−１００
％である。

【００２３】荷電粒子ビームに非点収差が無い場合に
は、ｘ座標及びｙ座標のスティグマ補正が０の位置、つ
まり走査画像の中心位置Ｏにおいて、プローブ形は最も
小さい径となり、中心位置Ｏからずれるにしたがってプ
ローブ形の径は大きくなる。一方、荷電粒子ビームに非
点収差が有る場合には、走査画像の中心位置Ｏからずれ
た位置において、プローブ形の径は最小となる。このプ
ローブ形の径が最小となる位置と中心位置Ｏとの差が非
点収差の程度に対応し、該非点収差を補償するためにス
ティグマコイルに供給する電流値がスティグマ補正値と
なる。したがって、このスティグマ補正値を用いてステ
ィグマコイルに印加する電流を補正することによって非
点収差を補正することができ、この補正によって、走査
画像上に形成されるプローブ形の径は中心位置Ｏにおい
て最も小さくなる。

【００２４】次に、スティグマ調整の動作を図４，５の
フローチャート、図６，７の走査画像上のプローブ形状
図を用いて説明する。非点補正に先立って、ステップＳ
１，２によって荷電粒子ビームを走査画像面の位置に焦
点を合わせる合焦点操作を行う。合焦点操作は、走査コ
イル６のデフレクターのｘ方向及びｙ方向に走査信号
（スィープ信号）を入力して、荷電粒子ビームを試料上
で走査させて走査画像を求めて表示させ（ステップＳ
１）、該走査画像を観察しながら対物レンズ７のパワー
を調整して行う。プローブ形が小さくなるように調整す
ることによって、合焦点位置を調整することができる。
走査画像面位置で合焦点を行うことによって、走査画像
で得られるプローブ形は円形となる（ステップＳ２）。

【００２５】次のステップＳ３〜ステップＳ１０によっ
て、非点補正を行うスティグマ補正値を求める。本発明
では、ｘ方向のスティグマ補正値とｙ方向のスティグマ
補正値を交互に求める。ステップＳ３〜ステップＳ５に
よってｘ方向のスティグマのずれを求め、ステップＳ６
でスティグマ補正値を求める。はじめに、変化させるｘ
方向のスティグマ強度幅を設定する。この幅設定は、は
じめに広い検出範囲中から非点の程度を求めた後、ステ
ップＳ１１において非点補正の精度を判定し、該精度に
応じて順に検出範囲を狭めながら繰り返すことにって、
より高い精度で非点補正のスティグマ値を求めるためで
ある（ステップＳ３）。

【００２６】ｙ方向のスティグマパワーを例えば０の近
傍に設定して固定し（ステップＳ４）、ｘ方向のスティ
グマのずれを求める（ステップＳ５）。図５（ａ）のフ
ローチャートはｘ方向のスティグマのずれを求める手順
を説明するものである。ｘ方向のスティグマのずれを求
めるには、走査コイル６にｘ方向の走査信号を入力して
ｘ方向走査を行うと共に、ｘ方向のスティグマコイル５
にｘ方向の走査信号と同期したｘ方向走査信号を、−１
００％から＋１００％の強度幅で変化させる。

【００２７】図６，７はこのときのｘ方向走査信号
（ａ）とｘ方向のスティグマ補正量（ｂ）と走査画像上
のプローブ形（ｃ）を示しており、図６は非点が無い場
合を示し、図７は非点がある場合を示している。図６に
示すように、非点が無い場合には、走査画像の中心に向
かってスティグマ補正量が−１００％から０％に変化す
るにしたがってプローブ形の径が小さくなり、スティグ
マ補正量が０％で最小となる。その後、走査画像の中心
から外側に向かってスティグマ補正量が０％から＋１０
０％に変化するにしたがって再びプローブ形の径が大き
くなる。

【００２８】一方、図７に示すように、非点がある場合
には、走査画像の中心に向かってスティグマ補正量が−
１００％から＋１００％に変化するにしたがってプロー
ブ形の径は小さくなり、あるスティグマ補正量の位置で
最も小さくなり、その後は再び大きくなる。このプロー
ブ形の径が最小となる位置と中心位置との偏差（ｘ方向
のずれ量）が、非点収差を補正するスティグマ補正値と
なる。なお、非点収差を補正するスティグマ補正値と
は、その大きさのスティグマ補正値でスティグマコイル
に電流を供給したときの荷電粒子ビームのずれと非点収
差によるずれとが同じとなるという意味である（ステッ
プＳ５１）。ステップＳ５１のｘ方向の走査を、ｙ方向
で走査しながら繰り返して（ステップＳ５２）、走査画
像を求める。求めた走査画像のｘ方向の画像信号の強度
変化は、非点収差が存在する位置を通ってｙ方向に延び
る帯体としてあらわれる（ステップＳ５３）。

【００２９】非点収差の位置を求めるために、走査画像
から画像信号の強度変化曲線を求め、変化曲線において
変化が大きい領域（図１（ｂ）中の斜線領域参照）を求
める。この変化曲線は、記憶部に取り込んだ画像データ
において、隣接する画素間の信号強度の差分を算出する
ことによって求めることができる。非点収差が大きい場
合には隣接する画素間の信号強度変化は小さく、非点収
差が小さい場合には隣接する画素間の信号強度変化は大
きくなる。したがって、信号強度変化が最大となる画像
位置が非点収差の最も小さい位置を示している。

【００３０】また、変化曲線は、記憶部に取り込んだ画
像データをｙ方向について積算し、積算値についてｘ方
向の差分を求めることによって算出することもできる
（ステップＳ５４）。走査画像において、中心位置とス
テップＳ５４で求めた位置との偏差からＸ方向のスティ
グマのずれを求める（ステップＳ５５）。ステップＳ５
で求めたスティグマのずれを補償するような非点補正値
を求め、スティグマコイルに供給する電流値を算出する
（ステップＳ６）。

【００３１】次に、ステップＳ７〜ステップＳ１０によ
って、ｙ方向のスティグマのずれを求める。ステップＳ
７〜ステップＳ１０の工程は、ステップＳ３〜ステップ
Ｓ６で示した工程においてｘ方向とｙ方向とを入れ換え
ることによって同様に行うことができ、ｙ方向の走査幅
を設定した後（ステップＳ７）、ステップＳ６で算出し
たｘ方向のスティグマ補正値を設定し（ステップＳ
８）、ｙ方向のスティグマのずれを求め（ステップＳ
９）、ｙ方向の非点補正値を求めてスティグマコイルに
供給する電流値を算出する（ステップＳ１０）。なお、
図５（ｂ）のステップＳ９の工程を示すフローチャート
は、図５（ａ）のステップＳ５の工程を示すフローチャ
ートと同様であるため、説明を省略する。

【００３２】上記工程で求めたスティグマ補正値でステ
ィグマコイルを調整して非点収差を補正し（ステップＳ
１１）、非点補正の精度を判定する（ステップＳ１
２）。非点補正の精度が不十分な場合には、前記工程で
求めたスティグマ補正値を中心値として、ステップＳ３
〜ステップＳ１０の工程を、走査幅を例えば１／２，１
／４に順に狭め、狭い範囲について繰り返し、非点補正
量の精度を高める。なお、この繰り返しは、あらかじめ
定めた回数とすることも、前回と差異がしきい値以下と
なるまで行うこととすることもできる。なお、ステップ
Ｓ３〜ステップＳ６のｘ方向の非点補正のスティグマ値
を求める工程と、ステップＳ７〜ステップＳ１０のｙ方
向の非点補正のスティグマ値を求める工程の順は逆とす
ることができる。

【００３３】図８，９はステップＳ３〜ステップＳ１０
の工程の一例を示す図である。図８（ａ）は非点収差が
無い場合について、ｘ方向のスティグマずれとｙ方向の
スティグマずれとを同一走査画像に示している。この例
では、走査画像の画像信号の強度変化曲線（図中の左方
及び下方に示した曲線）を求めると、その強度変化が大
きい領域部分（斜線部分）はｘ方向及びｙ方向共に中心
位置を通過している。これに対して、図８（ｂ）は非点
収差がある場合であり、図８（ａ）と同様にｘ方向のス
ティグマずれとｙ方向のスティグマずれとを同一走査画
像に示している。この例では、走査画像の画像信号の強
度変化曲線において強度変化が大きい領域部分（斜線部
分）は、ｘ方向及びｙ方向共に中心位置からずれた位置
を通過している。図８では、ｘ方向及びｙ方向の走査幅
を１０に設定し、その範囲を例えば−５から５としたと
き、ｘ方向のずれは２近傍の領域にあり、ｙ方向のずれ
は−２近傍の領域にあることを示している。

【００３４】図９は、図８で求めたスティグマ補正値を
用いて、より精度に高いスティグマ補正値を求める例を
示している。図９（ａ）は、図８（ｂ）で求めたスティ
グマ補正値に基づいて、ｘ方向のスティグマ補正値を２
に設定し、ｙ方向のスティグマ補正値を−２に設定し、
この補正値で補正した走査画像を示している。なお、図
９（ａ）では、ｘ方向及びｙ方向の走査幅を１／４倍の
２に設定し、その範囲をｘ方向については１付近から３
付近とし、ｙ方向については−３付近から−１付近とし
ている。これにより求められたｘ方向のずれは２．２近
傍の領域にあり、ｙ方向のずれは−２．２近傍の領域に
あることを示している。

【００３５】さらに、図９（ｂ）は、図９（ａ）で求め
たスティグマ補正値に基づいて、ｘ方向のスティグマ補
正値を２．２に設定し、ｙ方向のスティグマ補正値を−
２．２に設定した後に求めた走査画像を示している。な
お、図９（ｂ）では、ｘ方向及びｙ方向の走査幅をさら
に１／４倍の０．５に設定し、その範囲をｘ方向につい
ては２．０付近から２．４付近とし、ｙ方向については
−２．４付近から−２．０付近としている。このとき、
ｘ方向のずれは２．１６近傍の領域にあり、ｙ方向のず
れは−２．２４近傍の領域にあることを示している。上
記のように，走査範囲を順に狭めながら繰り返すことに
よって、非点補正量の精度を高めることができる。

【００３６】本発明の実施の形態によれば、８極のステ
ィグマ補正コイル及び６０度斜交４極のスティグマ補正
コイルのいずれのスティグマコイルの構成においても適
用することができる。また、各スティグマコイルに印加
する電流の大きさのみによって、スティグマ磁極の合成
座標の傾き（角度）、及びスティグマの磁界強度を設定
することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動ステ
ィグマ調整装置によれば、荷電粒子ビームのビーム走査
において、最適なスティグマ補正を短時間でかつ高精度
で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動スティグマ調整装置による非点補
正の検出を説明するための図である。

【図２】本発明の自動スティグマ調整装置の構成例であ
り、走査型電子顕微鏡に適用した場合を示す図である。

【図３】スティグマ強度とプローブ形との関係を示す概
略図である。

【図４】スティグマ調整の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図５】スティグマ調整の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図６】スティグマ調整の動作を説明するための走査画
像上のプローブ形状図である。

【図７】スティグマ調整の動作を説明するための走査画
像上のプローブ形状図である。

【図８】本発明の自動スティグマ調整装置による工程の
一例を示す図である。

【図９】本発明の自動スティグマ調整装置による工程の
一例を示す図である。

【図１０】非円形のプローブによる走査画像形状を説明
するための図である。

【符号の説明】

１…走査型顕微鏡、２…ビーム源、３…荷電粒子ビー
ム、４…コンデンサレンズ、５…スティグマコイル、６
…走査コイル、７…対物レンズ、８…検出器、９…アン
プ、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…制御部、１２…画像処
理部、１３…非点補正算出部、１４…走査信号形成部、
１５…スティグマ用制御部、１６…走査用制御部、１７
…記憶部。

フロントページの続き (72)発明者 中山 和美 京都府京都市中京区西ノ京三条坊町２−11 島津エス・ディー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C033 FF03 JJ02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを試料上でｘ，ｙ方向の
   二次元で走査して走査画像を形成するビーム走査におい
   て、荷電粒子ビームの非対称性を、ｘ方向及びｙ方向の
   異なる補正方向で補正する二組のスティグマコイルと、 前記二組のスティグマコイルの内で荷電粒子ビームの走
   査方向と同方向を補正するスティグマコイルに供給する
   電流値を、荷電粒子ビームの走査信号と同期させて変化
   させるスティグマ制御手段と、 前記スティグマ制御手段によって一方のスティグマコイ
   ルに供給する電流値を変化させて走査画像を求め、該走
   査画像において変化方向と同じ走査方向の画像信号強度
   変化が最大となる画像位置に基づいて一方のスティグマ
   コイルの非点補正値を算出する処理をｘ方向及びｙ方向
   で交互に行う非点補正算出手段とを備え、 走査画像上に荷電粒子ビームを合焦させ、非点補正値に
   基づくスティグマコイルに供給する電流値の調整と、ス
   ティグマ制御手段による供給電流値の変化、及び非点補
   正算出手段による非点補正値の算出とを繰り返すことに
   よって、スティグマコイルに供給する電流値を調整する
   ことを特徴とする自動スティグマ調整装置。