JP2002257997A - 荷電粒子ビーム安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子源の経時変化に対して照射される荷
電粒子ビームの変化を減少させ安定した荷電粒子ビーム
を得る。 【解決手段】 荷電粒子源２からの荷電粒子ビームを偏
向するビーム偏向器３と、荷電粒子ビームの照射位置の
偏移に基づいて荷電粒子ビームの時間的変化を求める測
定手段１０と、荷電粒子ビームの時間的変化に基づい
て、偏向器による荷電粒子ビームの偏移量を時間的に補
正する補正量を算出する補正量算出手段１２とを備えた
構成とし、荷電粒子ビームの時間的変化を予測し、この
予測に基づいて偏向器を駆動して荷電粒子ビームを制御
することによって、荷電粒子ビームの経時変化による軸
ずれを軸調整して安定化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡、電子
線マイクロアナライザー、電子線描画装置、イオンビー
ム加工装置等の半導体製造、バイオ関連装置等の荷電粒
子ビームを用いて計測、観察、製造を行う装置に関し、
特に、荷電粒子ビームを安定化する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡、電子線マイクロアナライザ
ー、電子線描画装置、イオンビーム加工装置等の半導体
製造、バイオ関連装置等では、電子ビームやイオンビー
ム等の荷電粒子ビームを試料に照射することによって、
試料の分析や観察、あるいは加工を行っている。このよ
うな荷電粒子ビームを用いる装置では、分析精度や加工
精度を高めるために試料上の所定位置に荷電粒子ビーム
が照射されることが必要である。

【０００３】一般に、荷電粒子源から試料側に向けて照
射される荷電粒子ビームは、その出射方向が試料側に正
確に向いているとは限らず、また、試料上における照射
位置も所定位置に位置合わせされるとは限らない。その
ため、荷電粒子ビームを荷電粒子源と試料とを結ぶ軸に
対して軸調整することによって、荷電粒子ビームが試料
上の所定位置を照射するように調整している。

【０００４】従来、この軸調整は、荷電粒子源と試料の
間（例えば、荷電粒子源とコンデンサレンズとの間）に
設けたビーム軸調整用の偏向器を用いて、荷電粒子源か
らの荷電粒子ビームの出射方向と荷電粒子ビームの試料
上の位置とを、各測定や各加工毎に観察することによっ
て行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、荷電粒子源は
熱ドリフト等の原因によって、荷電粒子源から照射され
る荷電粒子ビームの照射方向及び照射位置が時間の経過
と共に変化するため、安定な荷電粒子ビームが得ること
ができない。そのため、従来のように観察、分析、加工
の初期時に軸調整を行う場合には、観察、分析、或いは
加工中に荷電粒子ビームが軸ずれを起こすため、分析精
度や加工精度が次第に低下するという問題がある。

【０００６】観察、分析、あるいは加工の時間が短い場
合には、荷電粒子ビームの軸ずれが大きくなる前に観
察、分析、あるいは加工が終了するため、荷電粒子ビー
ムの経時変化の影響はさほどのものとはならない。しか
しながら、観察、分析、あるいは加工の時間が長い場合
には、観察、分析、あるいは加工の途中で軸調整を行う
ことができないため、観察、分析、あるいは加工の初期
段階において軸調整を行ったとしても、時間の経過と共
に荷電粒子ビームが不安定となる。そのため、連続した
観察、分析、あるいは加工中にわたって高い精度を維持
することは困難となる。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、安定した荷電粒子ビームを得ることができる荷
電粒子ビーム安定化装置を提供することを目的とし、よ
り詳細には、荷電粒子源の経時変化に対して照射される
荷電粒子ビームの変化を減少させ安定した荷電粒子ビー
ムとすることができる荷電粒子ビーム安定化装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、荷電粒子ビー
ムの時間的変化を予測し、この予測に基づいて偏向器を
駆動して荷電粒子ビームを制御することによって、荷電
粒子ビームの経時変化による軸ずれを軸調整して安定化
させるものである。

【０００９】本発明の荷電粒子ビーム安定化装置は、上
記荷電粒子ビームの安定化のために、荷電粒子源からの
荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向器と、荷電粒子ビ
ームの照射位置の偏移に基づいて荷電粒子ビームの時間
的変化を求める測定手段と、荷電粒子ビームの時間的変
化に基づいて、偏向器による荷電粒子ビームの偏移量を
時間的に補正する補正量を算出する補正量算出手段とを
備えた構成とする。

【００１０】偏向器による荷電粒子ビームの制御は、荷
電粒子ビームの時間的変化を求める測定モードと、補正
量算出手段からの補正量に基づいて荷電粒子ビームを軸
調整する軸調整モードとの２つのモードを切換えて行
い、測定モードにおいて荷電粒子ビームの時間的変化を
求めることにより荷電粒子ビームの時間的変化を予測
し、軸調整モードにおいてこの予測した時間的変化を補
償する補正量によって荷電粒子ビームを軸調整する。偏
向器は、軸方向に配置した２段の偏向器で構成すること
ができ、該各偏向器はコイル等による磁界偏向器あるい
は電極による静電偏向器とすることができる。

【００１１】補正量算出手段で算出する補正量は、荷電
粒子ビームの経時変化を時間的に補償するものであるた
め、観察、分析、あるいは加工中に荷電粒子ビームが経
時変化した場合であっても、該経時変化に応じて軸ずれ
を調整することができ、長時間の観察、分析、あるいは
加工であっても安定した荷電粒子ビームを得ることがで
きる。

【００１２】測定モードは、荷電粒子ビームの出射方向
による偏移を測定する第１の測定モードと、荷電粒子源
の軸に対する位置変化による偏移を測定する第２の測定
モードとを含む。第１の測定モードは、荷電粒子源から
出射される荷電粒子ビームの出射方向が時間的に変化す
る状態を測定するものであり、第２の測定モードは、荷
電粒子源が出射する荷電粒子ビームの出射位置が正常な
軸位置に対して時間的に変化する状態を測定するもので
ある。

【００１３】荷電粒子ビームの照射位置の偏移は、走査
信号によって偏向器で荷電粒子ビームを走査することで
測定することができる。この走査において、偏向器の下
流側に設けたコンデンサレンズを短い焦点位置とするこ
とで第１の測定モードを行うことができ、またコンデン
サレンズを長い焦点位置とすることで第２の測定モード
を行うことができる。

【００１４】補正量算出手段は、測定モードで求めた時
間的変化を時間的に補償する補正量を算出するものであ
り、第１の測定モードと第２の測定モードの各測定モー
ドにおいて、所定時間の間隔で求めた少なくとも２つの
測定値に基づいて、荷電粒子ビームの時間的変化を補償
する補正量を算出する。このとき、第１の測定モードと
第２の測定モードの両測定モードで得た測定値を組み合
わせて算出することも、あるいは何れか一方の測定モー
ドで得た測定値を用いて算出することもできる。第１の
測定モードと第２の測定モードの測定値を用いる場合に
は、例えば、各測定モードによる算出した補正量を加算
することで偏向器を制御する補正量を求めることができ
る。また、補正量は、少なくとも２つの測定値を用いて
直線近似により求めることも、あるいは少なくとも３つ
の測定値を用いて曲線近似により求めることもできる。

【００１５】偏向器は、補正量算出手段で算出した補正
量を用い、軸調整モードにおいて荷電粒子ビームを制御
して軸調整を行う。

【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。図１は本発明の荷電粒
子ビーム安定化装置の概要を説明するための概略図であ
る。図１に示す荷電粒子ビーム安定化装置１は、軸９の
一方側に荷電粒子源２を他方側に測定検出電極８とを備
え、荷電粒子源２から測定検出電極８に向かって軸９に
沿って荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向器３、荷
電粒子ビームを収束させるコンデンサレンズ４及び収束
アパーチャ６、荷電粒子ビームを通す対物レンズ５及び
対物アパーチャ７を順に配置し、荷電粒子源２から出射
された荷電粒子ビームの内で前記各部分を通過し荷電粒
子ビームは、測定検出電極８において荷電粒子ビームの
照射位置が検出される。なお、ビーム偏向器３は、軸９
に沿って第１偏向器３1と第２偏向器３2の二段の偏向器
で構成することができる。

【００１７】また、荷電粒子ビーム安定化装置１は、前
記符号２から符号８の各構成要素の他に、ビーム偏向器
３による荷電粒子ビームの偏向量を制御する偏向器制御
手段１３、測定検出電極８からの検出電流等の測定値に
基づいて荷電粒子ビームの位置ずれの程度を測定する測
定手段１０、該測定手段１０で得た位置ずれ量に基づい
てビーム偏向器３による偏向を補正するための補正量を
算出する補正量算出手段１２、荷電粒子ビームの位置ず
れの程度を測定するために荷電粒子ビームを走査させる
走査信号を形成する走査信号形成手段１１、コンデンサ
レンズ４等の焦点距離を制御するレンズ制御手段１４、
及び測定手段１０，走査信号形成手段１１，補正量算出
手段１２，レンズ制御手段１４を切換え制御する制御手
段１５を備える。

【００１８】制御手段１５は、測定モードと軸調整モー
ドの２つのモード切換えを行う。測定モードでは、制御
手段１５は測定手段１０、走査信号形成手段１１、及び
レンズ制御手段１４を制御して測定動作を行わせる。走
査信号形成手段１１は走査信号を偏向器制御手段１３に
送り、ビーム偏向器３によって荷電粒子ビームをx、ｙ
方向に振らせると共に、レンズ制御手段１４を制御して
コンデンサレンズ４の焦点位置を制御する。これによっ
て、荷電粒子ビームは測定検出電極８上を走査し、測定
検出電極８からは荷電粒子ビームの位置ずれに応じた像
信号が出力される。測定手段１０は、この像信号に基づ
いて荷電粒子ビームの偏移を測定する。測定手段１０
は、この荷電粒子ビームの偏移を所定時間をあけて少な
くとも２回測定することによって、荷電粒子ビームの偏
移量の時間的変化を求める。

【００１９】一方、軸調整モードでは、制御手段１５
は、測定モードで制御した測定手段１０、走査信号形成
手段１１、及びレンズ制御手段１４に代えて補正量算出
手段１２を制御し、軸調整動作を行わせる。補正量算出
手段１２は、測定手段１０で測定した荷電粒子ビームの
偏移量の時間的変化に基づき、この偏移を補償するため
に偏向器の制御に要する補正量を算出する。ビーム偏向
器３の制御をビーム偏向器３に印加する電圧値で行う場
合には、補正量を電圧値に変換して行う。したがって、
補正量算出手段１２は、偏移量の時間的変化から将来の
偏移量の予想、該予想偏移量を補償する補償量を算出
し、該補償量に対応する補正量の算出等の各算出処理を
行う。なお、偏移量に対応する電圧値を求めた後に、予
想、補償、補正量の各算出処理を行うこともできる。

【００２０】本発明の荷電粒子ビーム安定化装置１を用
いて試料を観察、分析、あるいは加工を行う場合には、
図示しない偏向コイル（例えば、コンデンサレンズ４と
対物レンズ５との間に配置した偏向コイル）を制御して
荷電粒子ビームを偏向させ、図示しない観察手段で観察
したり、検出器２１からの検出信号を分析手段２２で分
析したり、あるいは、加工手段２３によって加工を行
う。

【００２１】次に、本発明の荷電粒子ビーム安定化装置
１による測定モードについて説明する。荷電粒子ビーム
は、荷電粒子源の経時変化に伴って、出射方向変化と荷
電粒子源の軸に対する位置変化が生じる。

【００２２】図２は、荷電粒子ビームの出射方向変化と
荷電粒子源の軸に対する位置変化を説明するための概略
図である。図２（ａ）は荷電粒子ビームの出射方向が変
化した状態を示し、図２（ｂ）は荷電粒子ビームの出射
方向変化を補正した状態を示している。図２（ａ）に示
すように、荷電粒子源から出射される荷電粒子ビームの
出射方向（破線方向）が軸方向（一点鎖線）に正確に向
いていない場合には、試料位置における荷電粒子ビーム
の照射位置に位置ずれが生じる。そこで、図２（ｂ）に
示すように、ビーム偏向器３によって荷電粒子源２から
出射された荷電粒子ビームを偏向して補正することによ
って荷電粒子ビームの軸調整を行うことができる。

【００２３】また、図２（ｃ）は荷電粒子源の出射位置
が変化した状態を示し、図２（ｄ）は軸位置変化を補正
した状態を示している。図２（ｃ）に示すように、荷電
粒子源から出射される荷電粒子ビームの出射位置（破線
方向）が本来の軸方向（一点鎖線）から位置ずれしてい
る場合には、試料位置における荷電粒子ビームの照射位
置に位置ずれが生じる。そこで、図２（ｄ）に示すよう
に、ビーム偏向器３によって荷電粒子源２から出射され
た荷電粒子ビームを偏向して補正することによって荷電
粒子ビームの軸調整を行うことができる。

【００２４】ビーム偏向器３による荷電粒子ビームの補
正は、偏向器３１と偏向器３２の２段の偏向器によって
行うことができる。偏向器３１による荷電粒子ビームの
偏向量と偏向器３２による荷電粒子ビームの偏向量の比
率は、荷電粒子源２と偏向器３１と偏向器３２とコンデ
ンサレンズ４における各距離によって定まる値であり、
各偏向器３１，３２による荷電粒子ビームの偏向量は各
偏向器に加える制御信号（例えば、各偏向器に印加する
電圧値）に依存する。したがって、荷電粒子ビームの出
射方向や荷電粒子源の出射位置のずれによって位置ずれ
が生じた荷電粒子ビームを補正する場合には、各偏向器
３１，３２の偏向量を位置ずれ量に応じて設定すること
によって位置ずれを補償することができる。

【００２５】次に、本発明の荷電粒子ビーム安定化装置
の動作について、図３のフローチャート、図４の荷電粒
子ビームの出射方向の偏移量を説明するための概略図、
図５の荷電粒子ビームの出射位置の偏移量を説明するた
めの概略図、及び図６の本発明の荷電粒子ビーム安定化
装置による軸調整を説明するための概略図である。荷電
粒子ビーム安定化装置は、荷電粒子ビームの位置ずれを
測定する測定モードと、測定した位置ずれの時間的変化
から算出した補正量を用いて補正を行う軸調整モードを
備え、この軸調整を行うことによって荷電粒子源の経時
変化による荷電粒子ビームの位置ずれを補正ながら、観
察、分析、あるいは加工を行う。

【００２６】測定モードは、この荷電粒子ビームの時間
的変化を求めるものであり、荷電粒子源から出射される
荷電粒子ビームの出射方向が時間的に変化する状態を測
定する第１の測定モードと、荷電粒子源が出射する荷電
粒子ビームの出射位置が正常な軸位置に対して時間的に
変化する状態を測定する第２の測定モードを備える。

【００２７】そこで、本発明の荷電粒子ビーム安定化装
置は、図３のフローチャートに示すように、はじめに測
定モードにおいて荷電粒子ビームの時間的変化を求めた
後（ステップＳ１，２，３）、軸調整モードにおいて求
めた荷電粒子ビームの時間的変化を用いて位置ずれの時
間的変化を補正しながら（ステップＳ４，６，７）、観
察、分析、あるいは加工を行う（ステップＳ５）。

【００２８】ステップＳ１は、出射方向が時間的に変化
する状態を測定する第１の測定モード（ステップＳ１
ａ，１ｂ）と、荷電粒子源が出射する荷電粒子ビームの
出射位置が正常な軸位置に対して時間的に変化する状態
を測定する第２の測定モード（ステップＳ１ｃ，１ｄ）
を含み、所定時間をあけて複数回ステップＳ１を繰り返
して（ステップＳ２，３）、第１，第２の測定モードの
各測定モードにおいて荷電粒子ビームの時間的経過を求
めるに十分な複数時刻のデータを求める。

【００２９】第１の測定モードは、偏向器によって荷電
粒子ビームを走査する工程（ステップＳ１ａ）と、出射
方向の偏移量を測定する工程（ステップＳ１ｂ）を含
む。図４（ａ）は、出射方向がずれた状態を示してお
り、この状態の荷電粒子ビームに対して、偏向器３１の
ｘ方向側に走査電圧Ｖ1x（図４（ｂ））を印加しｙ方向
側に走査電圧Ｖ1y（図４（ｃ））を印加し、偏向器３2
のｘ方向側に走査電圧Ｖ2x（図４（ｄ））を印加しｙ方
向側に走査電圧Ｖ2ｙ（図４（ｅ））を印加する。ここ
で、走査電圧Ｖ1x，Ｖ1yの添字１は１段目の偏向器３１
に対する印加電圧であることを示し、走査電圧Ｖ2x，Ｖ
2yの添字２は２段目の偏向器３２に対する印加電圧であ
ることを示している。なお、走査電圧Ｖ1x，Ｖ1yの波高
値と走査電圧Ｖ2x，Ｖ2yの波高値との比率は、荷電粒子
ビームが中心軸に戻るように、荷電粒子源２，偏向器３
１，偏向器３２，コンデンサレンズ４の距離に応じて定
める値である。

【００３０】なお、図４（ｂ）〜図４（ｅ）では、ｙ方
向に走査する走査信号の周期をｘ方向に走査する走査信
号の周期よりも長周期とし、ｘ方向の一走査毎にｙ方向
にずらして走査を繰り返すことによって、荷電粒子ビー
ムの試料上での二次元的な位置ずれを測定している。

【００３１】図４（ｆ），図４（ｇ）は、第１の測定モ
ードにおいて所定時間の時間差で得られた荷電粒子ビー
ムの位置ずれを示し、所定時間の間に生じた荷電粒子ビ
ームの位置ずれの変化を示している。図４（ｆ）は時刻
ａにおいてステップＳ１ａの走査で得られる画像を模式
的に示し、図４（ｇ）は時刻ａから所定時間経過後の時
刻ｂにおいてステップＳ１ａの走査で得られる画像を模
式的に示している。各走査画像において、荷電粒子ビー
ムの照射位置は領域で示される（図４（ｆ），（ｇ）で
は円形の領域で示している）。

【００３２】そこで、ステップＳ１ｂの出射方向の偏移
量を測定する工程では、走査画像に示される領域に基づ
いて荷電粒子ビームの照射位置を特定し、基準位置（例
えば、走査画像の原点ｏ）に対する照射位置の位置Ｐａ
（ｘａ，ｙａ），Ｐｂ（ｘｂ，ｙｂ）を求め、この位置
Ｐａ，Ｐｂによって出射方向の偏移量を測定する。照射
位置の位置Ｐａ，Ｐｂは、走査画像を画像処理すること
によって求めることも、あるいは、表示装置に表示した
走査画像を観察することによって求めることもできる。

【００３３】時刻ａでの照射位置Ｐａ（ｘａ，ｙａ）と
時刻ｂでの照射位置，Ｐｂ（ｘｂ，ｙｂ）の位置の時間
変化から、出射方向の偏移量の時間的変化Δｘ，Δｙを
求めることができる。Δｘ，Δｙは、例えばそれぞれ Δｘ＝（ｘｂ−ｘａ）／Ｔ …（１） Δｙ＝（ｙｂ−ｙａ）／Ｔ …（２） で表すことができる。なお、Ｔは所定の時間間隔であ
る。

【００３４】また、第２の測定モードは、偏向器によっ
て荷電粒子ビームを走査する工程（ステップＳ１ｃ）
と、出射位置の偏移量を測定する工程（ステップＳ１
ｄ）を含む。図５（ａ）は、出射位置がずれた状態を示
しており、この状態の荷電粒子ビームに対して、偏向器
３１のｘ方向側に走査電圧Ｖ1x´（図５（ｂ））を印加
しｙ方向側に走査電圧Ｖ1y´（図５（ｃ））を印加し、
偏向器３２のｘ方向側に走査電圧Ｖ2x´（図５（ｄ））
を印加しｙ方向側に走査電圧Ｖ2y´（図５（ｅ））を印
加する。ここで、走査電圧Ｖ1x´，Ｖ1y´の添字１は１
段目の偏向器３１に対する印加電圧であることを示し、
走査電圧Ｖ2x´，Ｖ2y´の添字２は２段目の偏向器３２
に対する印加電圧であることを示し、第２の測定モード
であることを示している。なお、走査電圧Ｖ1x´，Ｖ1y
´の波高値と走査電圧Ｖ2x´，Ｖ2y´の波高値との比率
は、荷電粒子ビームが中心軸に戻るように、荷電粒子源
２，偏向器３１，偏向器３２，コンデンサレンズ４の距
離に応じて定める値である。

【００３５】なお、図５（ｂ）〜図５（ｅ）では、ｙ方
向に走査する走査信号の周期をｘ方向に走査する走査信
号の周期よりも長周期とし、ｘ方向の一走査毎にｙ方向
にずらして走査を繰り返すことによって、荷電粒子ビー
ムの試料上での二次元的な位置ずれを測定している。

【００３６】図５（ｆ），図５（ｇ）は、第２の測定モ
ードにおいて所定時間の時間差で得られた荷電粒子ビー
ムの位置ずれを示し、所定時間の間に生じた荷電粒子ビ
ームの位置ずれの変化を示している。図５（ｆ）は時刻
ａにおいてステップＳ１ｃの走査で得られる画像を模式
的に示し、図５（ｇ）は時刻ａから所定時間経過後の時
刻ｂにおいてステップＳ１ｃの走査で得られる画像を模
式的に示している。各走査画像において、荷電粒子ビー
ムの照射位置は領域で示される（図５（ｆ），（ｇ）で
は円形の領域で示している）。

【００３７】そこで、ステップＳ１ｃの出射位置の偏移
量を測定する工程では、走査画像に示される領域に基づ
いて荷電粒子ビームの照射位置を特定し、基準位置（例
えば、走査画像の原点ｏ）に対する照射位置の位置Ｐａ
´（ｘａ´，ｙａ´），Ｐｂ´（ｘｂ´，ｙｂ´）を求
め、この位置Ｐａ´，Ｐｂ´によって出射位置の偏移量
を測定する。照射位置の位置Ｐａ´，Ｐｂ´は、走査画
像を画像処理することによって求めることも、あるい
は、表示装置に表示した走査画像を観察することによっ
て求めることもできる。

【００３８】時刻ａでの照射位置Ｐａ´（ｘａ´，ｙａ
´）と時刻ｂでの照射位置，Ｐｂ´（ｘｂ´，ｙｂ´）
の位置の時間変化から、出射方向の偏移量の時間的変化
Δｘ´，Δｙ´を求めることができる。Δｘ´，Δｙ´
は、例えばそれぞれ Δｘ´＝（ｘｂ´−ｘａ´）／Ｔ …（３） Δｙ´＝（ｙｂ´−ｙａ´）／Ｔ …（４） で表すことができる。なお、Ｔは所定の時間間隔であ
る。

【００３９】次の軸調整モードでは、前記測定モードで
求めた出射方向の偏移量及び出射位置の偏移量の時間的
変化に基づいて補正量を求め（ステップＳ４ａ）、この
補正量を用いて偏向器による荷電粒子ビームの偏向量を
補正する（ステップＳ４ｂ）。

【００４０】ステップＳ４ａにおいて、補正量は偏移量
の時間的変化から推定することで求めることができる。
偏移量の時間的変化は、偏移量の時間的変化を直線近
似、あるいは曲線近似によって推定することができ、図
６（ａ）は直線近似によって推定する場合を示し、図６
（ｂ）は曲線近似によって推定することができる。な
お、図６（ａ），（ｂ）では、ｘ方向の偏移量の時間的
変化について示しているが、ｙ方向の偏移量の時間的変
化についても同様である。

【００４１】図６（ａ）に示す直線近似では、少なくと
も測定時刻（図の例では時間間隔Ｔとする）を異にする
２測定点での偏移量ｘ１，ｘ２から、前記式（１），
（３）と同様にして求めた時間的変化Δｘ／Ｔ（＝（ｘ
２−ｘ１）／Ｔ）を求め、時間的変化Δｘ／Ｔからｘ方
向の偏移量を推定する直線近似関数ｆｘ（ｔ）（図中の
一点鎖線） ｆｘ（ｔ）＝（Δｘ／Ｔ）ｔ …（５） を得ることができる。なお、測定点は２点に限らず、３
点以上の測定点を用い直線近似することもできる。

【００４２】また、図６（ｂ）に示す曲線線近似では、
少なくとも測定時刻（図の例では時間間隔Ｔとする）を
異にする３測定点での偏移量ｘ１，ｘ２，ｘ３を用いて
ｘ方向の偏移量を推定する曲線近似関数ｇｘ（ｔ）（図
中の一点鎖線）を得ることができる。なお、ｙ方向の偏
移量を推定する直線近似関数ｆｙ（ｔ），曲線近似関数
ｇｙ（ｔ）についても同様にして求めることができる。

【００４３】ステップＳ４ｂでは、ステップＳ４ａで求
めた時間的変化（Δｘ，Δｙ，Δｘ´，Δｙ´）あるい
は近似関数ｆ，ｇに基づいて、荷電粒子ビームの時間的
変化を補償する補正量を求め、この補正量に基づいて偏
向器による荷電粒子ビームの偏向量を制御する。例え
ば、偏移量の時間的変化が前記式（１）〜（４）で示さ
れる場合には、時刻ｔでの出射方向を補正する補正量α
ｘ，αｙは、 αｘ＝−Δｘ・ｔ …（６） αｙ＝−Δｙ・ｔ …（７） とすることができ、また、時刻ｔでの出射位置を補正す
る補正量αｘ´，αｙ´は、 αｘ´＝−Δｘ´・ｔ …（８） αｙ´＝−Δｙ´・ｔ …（９） とすることができる。

【００４４】また、偏移量の時間的変化が近似関数ｆ，
ｇ（ｆ´，ｇ´）で表される場合には、この偏移量を補
正する補正関数Ｆ，Ｇ（Ｆ´，Ｇ´）を求め、この補正
関数Ｆ，Ｇ（Ｆ´，Ｇ´）を用いて、時刻ｔでの補正量
αｘ，αｙは αｘ＝Ｆ（ｔ） …（１０） αｙ＝Ｇ（ｔ） …（１１） とすることができる。なお、補正関数Ｆ，Ｇ（Ｆ´，Ｇ
´）は、出射方向の時間的変化を直線近似あるいは曲線
近似するｘ，ｙ方向の関数ｆｘ，ｆｙ，ｇｘ，ｇｙ、出
射位置の時間的変化を直線近似（あるいは曲線近似す
る）ｘ，ｙ方向の関数ｆｘ´，ｆｙ´（ｇｘ´，ｇｙ
´）の各関数に対応して、補正関数Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｘ
´，Ｆｙ´（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｘ´，Ｇｙ´）を定めるこ
とができる。なお、補正関数は、偏移量の時間的変化の
近似関数を求めることなく、偏移量から直接求めること
もできる。

【００４５】ステップＳ４ｂの工程において、ステップ
Ｓ４ａで求めた補正量あるいは補正関数に基づいて偏向
器を制御し、荷電粒子ビームの時間的変化を補償し、荷
電粒子ビームによる観察、分析、あるいは加工を行う
（ステップＳ５）。

【００４６】補正量あるいは補正関数が変更し更新され
るまでは（ステップＳ７）、ステップＳ４ｂ，５を繰り
返し、補正量あるいは補正関数が変更し更新する場合に
は（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻って新たな偏移
量の測定及び補正量あるいは補正関数の算出を行い、新
たな補正量あるいは補正関数によって偏向器の偏向量を
制御する。図６（ｃ）は、偏移量の測定と該測定で求め
た補正量に基づく偏向器制御を繰り返す例を示してい
る。図６（ｃ）に示す例では、時間間隔ａ１の測定と次
の時間間隔Ａ１の補正関数ｈ１（ｔ）による補正を行
い、次に時間間隔ａ2と次の時間間隔Ａ２の補正関数ｈ
２（ｔ）による補正を行い、以下、同様に測定と補正を
繰り返す。補正量の更新は、所定間隔毎に行うことも、
あるいは各更新時の変化量の変化から所定変化量を超え
る時間間隔を推定して行うこともできる。

【００４７】本発明の実施態様によれば、偏向器による
荷電粒子ビームの調整を、荷電粒子ビームの時間的変化
から推定して行うため、観察中、分析中、あるいは加工
中における荷電粒子ビームの時間的変化による誤差を補
正することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷電粒子
ビーム安定化装置によれば、安定した荷電粒子ビームを
得ることができ、また、荷電粒子源の経時変化に対して
照射される荷電粒子ビームの変化を減少させ安定した荷
電粒子ビームとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の荷電粒子ビーム安定化装置の概要を説
明するための概略図である。

【図２】荷電粒子ビームの出射方向変化と荷電粒子源の
軸に対する位置変化を説明するための概略図である。

【図３】本発明の荷電粒子ビーム安定化装置の動作を説
明するためのフローチャートである。

【図４】荷電粒子ビームの出射方向の偏移量を説明する
ための概略図である。

【図５】荷電粒子ビームの出射位置の偏移量を説明する
ための概略図である。

【図６】本発明の荷電粒子ビーム安定化装置による軸調
整を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１…荷電粒子ビーム安定化装置、２…荷電粒子源、３…
ビーム偏向器、３１…第１偏向器、３２…第２偏向器、
４…コンデンサレンズ、５…対物レンズ、６…収束アパ
ーチャ、７…対物アパーチャ、８…測定電極、９…軸、
１０…測定手段、１１…走査信号形成手段、１２…補正
量算出手段、１３…偏向器制御手段、１４…レンズ制御
手段、１５…制御手段、２１…検出器、２２…分析手
段、２３…加工手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを偏向
   するビーム偏向器と、荷電粒子ビームの照射位置の偏移
   に基づいて荷電粒子ビームの時間的変化を求める測定手
   段と、前記荷電粒子ビームの時間的変化に基づいて、前
   記偏向器による荷電粒子ビームの偏移量を時間的に補正
   する補正量を算出する補正量算出手段とを備え、前記ビ
   ーム偏向器による荷電粒子ビームの制御は、荷電粒子ビ
   ームの時間的変化を求める測定モードと、前記補正量算
   出手段からの補正量に基づいて荷電粒子ビームを軸調整
   する軸調整モードとを切換えて行うことによって荷電粒
   子ビームを安定化させることを特徴とする荷電粒子ビー
   ム安定化装置。
2. 【請求項２】 前記測定モードは、荷電粒子ビームの出
   射方向を測定する第１の測定モードと、荷電粒子源の軸
   に対する位置を測定する第２の測定モードとを含み、前
   記補正量算出手段は、第１の測定モード及び又は第２の
   測定モードで得られる各測定モードの少なくとも２つの
   測定値に基づいて、荷電粒子ビームの時間的変化を補償
   する補正量を算出することを特徴とする、請求項１記載
   の荷電粒子ビーム安定化装置。