JP2964873B2 - Electron beam alignment system - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子線光軸合わせ装置
に関し、電子線マイクロアナライザや半導体装置等の電
子線を用いた装置の電子線の光軸を合わせる装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam optical axis aligning apparatus, and more particularly to an apparatus for aligning the optical axis of an electron beam in an apparatus using an electron beam such as an electron beam microanalyzer or a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子線マイクロアナライザや半導体装置
等の電子線を用いた装置において、電子源からの電子ビ
ームを試料や加工物の照射位置に正確に照射するために
は、電子ビームの光軸合わせが必要である。従来、この
電子ビームの光軸合わせにおいては、電子源を移動した
り、デフレクタによって電子ビームを偏向させたりする
等の方法が用いられている。図１２は従来の電子線光軸
合わせ装置ににおける光軸合わせを説明する図である。
なお、図１２では電子線マイクロアナライザを例として
説明する。図１２の（ａ）に示す電子線マイクロアナラ
イザでは、電子源１１から放出される電子ビーム５を、
ダブルデフレクタ１２、コンデンサレンズ１３のアパー
チャ１４，１５及び対物レンズ１６を通して試料に照射
する構成がとられている。この構成の電子線マイクロア
ナライザにおいて、電子源１１からの電子ビーム５が対
物レンズ１６に対して位置ずれしている場合には、ダブ
ルデフレクタ１２の上下のコイルの電流比を偏向するこ
とによって、電子ビーム５の出射方向を調節して電子ビ
ーム５の対物レンズ１６に対する光軸合わせを行ってい
る。また、図１２の（ｂ）に示す電子線マイクロアナラ
イザには、ダブルデフレクタ１２を具備していない場合
の構成を示しており、電子源１１から放出される電子ビ
ーム５を、コンデンサレンズ１３のアパーチャ１４，１
５及び対物レンズ１６を通して試料に照射する構成とし
ている。電子源１１からの電子ビーム５が対物レンズ１
６に対して位置ずれしている場合には、電子源１１を対
物レンズに対して機械的に移動させることにより電子ビ
ームの光軸合わせを行っている。2. Description of the Related Art In an apparatus using an electron beam, such as an electron beam microanalyzer or a semiconductor device, in order to accurately irradiate an electron beam from an electron source to an irradiation position of a sample or a workpiece, an optical axis of the electron beam is required. Matching is required. Conventionally, in the optical axis alignment of the electron beam, a method of moving an electron source or deflecting the electron beam by a deflector has been used. FIG. 12 is a view for explaining optical axis alignment in a conventional electron beam optical axis alignment apparatus.
In FIG. 12, an electron beam micro analyzer will be described as an example. In the electron beam microanalyzer shown in FIG. 12A, the electron beam 5 emitted from the electron source 11 is
The sample is irradiated to the sample through the double deflector 12, the apertures 14 and 15 of the condenser lens 13, and the objective lens 16. When the electron beam 5 from the electron source 11 is displaced with respect to the objective lens 16 in the electron beam microanalyzer having this configuration, the current ratio between the upper and lower coils of the double deflector 12 is deflected to deflect the electron beam. The optical axis of the electron beam 5 with respect to the objective lens 16 is adjusted by adjusting the emission direction of the beam 5. Further, the electron beam microanalyzer shown in FIG. 12B shows a configuration in which the double deflector 12 is not provided, and the electron beam 5 emitted from the electron source 11 is transmitted to the aperture of the condenser lens 13. 14,1
The sample is irradiated through the sample 5 and the objective lens 16. The electron beam 5 from the electron source 11 is
When the position is shifted with respect to 6, the electron axis is adjusted by mechanically moving the electron source 11 with respect to the objective lens.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子線光軸合わせ装置では、正確な光軸合わせが難し
く、また、その光軸合わせに長時間を要するなどの光軸
合わせの作業の点に問題がある。そこで、本発明は前記
した従来の電子線光軸合わせ装置の問題点を解決し、光
軸合わせを容易に行うことができる電子線光軸合わせ装
置を提供することを目的とする。However, with the conventional electron beam optical axis aligning apparatus, it is difficult to perform accurate optical axis alignment, and it takes a long time to align the optical axis. There's a problem. Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional electron beam optical axis aligning apparatus and to provide an electron beam optical axis aligning apparatus capable of easily performing optical axis alignment.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、電子源と、該
電子源から出射される電子ビームの偏向と走査が可能な
ダブルデフレクタと、該電子ビームを試料に集光照射す
るコンデンサレンズと、該コンデンサレンズの軸上のア
パーチャと、対物レンズと、移動機構および前記ダブル
デフレクタを走査したときのビームパターンを表示する
表示部を備えており、該移動機構は電子源のみを移動す
る第一の移動機構と対物レンズに対して電子源とダブル
デフレクタとコンデンサレンズとアパーチャを一体とし
て相対移動する第二の移動機構を備え、前記表示部に表
示されたビームパターンに基づいて、第一の移動機構及
びダブルデフレクタによって電子ビームのコンデンサレ
ンズ及びアパーチャに対する軸合わせを行い、第二の移
動機構によって対物レンズに対する位置合わせを行う電
子線光軸合わせ装置を構成して、前記目的を達成する。According to the present invention, there is provided an electron source, a double deflector capable of deflecting and scanning an electron beam emitted from the electron source, and a condenser lens for condensing and irradiating the sample with the electron beam. An aperture on the axis of the condenser lens, an objective lens, a moving mechanism and a display unit for displaying a beam pattern when the double deflector is scanned, and the moving mechanism has a first mechanism for moving only the electron source. A moving mechanism and a second moving mechanism that relatively moves the electron source, the double deflector, the condenser lens, and the aperture relative to the objective lens as a unit, based on the beam pattern displayed on the display unit, The mechanism and the double deflector align the electron beam with respect to the condenser lens and aperture, and the second moving mechanism adjusts the axis. Constitute an electron beam optical axis alignment apparatus to align with respect to the lens, to achieve the above object.
【０００５】本発明の電子線光軸合わせ装置のダブルデ
フレクタは、電子源から出射される電子ビームを偏向し
て出射角度を変えることによって、コンデンサレンズの
軸上のアパーチャに対する軸合わせを行うことができる
機能を有しており、また、このダブルデフレクタヘの印
加電流を変化させることによって電子ビームを振って走
査を行う機能を有するものである。本発明は、ダブルデ
フレクタを走査したときのビームパターンを表示する表
示部を備えており、このビームパターンに基づいて電子
線の光軸合わせの程度を評価することができる。そして
本発明の電子線光軸合わせ装置の移動機構の第一の移動
機構は電子源のみを移動する機能を有しており、これに
よって電子ビームをコンデンサレンズ及びアパーチャに
対して移動させ、ダブルデフレクタとともにコンデンサ
レンズ及びアパーチャに対する軸合わせを行う。また、
第二の移動機構は対物レンズに対して電子源とダブルデ
フレクタとコンデンサレンズとアパーチャを一体として
相対移動する機能を有しており、これによって電子ビー
ムの対物レンズに対する位置合わせを行う。[0005] The double deflector of the electron beam optical axis aligning device of the present invention is capable of aligning an axis on an aperture on a condenser lens axis by deflecting an electron beam emitted from an electron source and changing an emission angle. It has a function of scanning the electron beam by changing the current applied to the double deflector. The present invention includes a display unit that displays a beam pattern when scanning the double deflector, and can evaluate the degree of optical axis alignment of the electron beam based on the beam pattern. And the first moving mechanism of the moving mechanism of the electron beam optical axis aligning device of the present invention has a function of moving only the electron source, thereby moving the electron beam with respect to the condenser lens and the aperture, and using the double deflector. At the same time, the axes of the condenser lens and the aperture are aligned. Also,
The second moving mechanism has a function of relatively moving the electron source, the double deflector, the condenser lens, and the aperture relative to the objective lens, thereby performing alignment of the electron beam with respect to the objective lens.
【０００６】本発明の第１の実施態様は、本発明の電子
線光軸合わせ装置の第二の移動機構を、電子源とダブル
デフレクタとコンデンサレンズ及びアパーチャを対物レ
ンズに対して一体的に移動させる機構とするものであ
り、これによって、電子源，コンデンサレンズ及びアパ
ーチャと対物レンズとの相対的な移動を行い、電子ビー
ムの対物レンズ中心への光軸合わせを行うことができ
る。本発明の第２の実施態様は、本発明の電子線光軸合
わせ装置の第二の移動機構を、対物レンズを電子源，コ
ンデンサレンズ及びアパーチャに対して移動させる機構
とするものであり、これによって、電子源，コンデンサ
レンズ及びアパーチャと対物レンズとの相対的な移動を
行い、電子ビームの対物レンズ中心への光軸合わせを行
うことができる。本発明の第３の実施態様は、本発明の
電子線光軸合わせ装置は、電子源からの電子ビームの出
射状態を表示する表示部を具備するものであり、これに
よって、電子ビームの光軸位置の確認を行うことがで
き、ダブルデフレクタに印加する電流のバイアス調整に
よってビームパターンの表示位置を調整することができ
る。According to a first embodiment of the present invention, the second moving mechanism of the electron beam optical axis aligning apparatus of the present invention moves the electron source, the double deflector, the condenser lens, and the aperture integrally with respect to the objective lens. This makes it possible to perform relative movement between the electron source, the condenser lens and the aperture and the objective lens, and to align the optical axis of the electron beam with the center of the objective lens. According to a second embodiment of the present invention, the second moving mechanism of the electron beam optical axis aligning apparatus of the present invention is a mechanism for moving the objective lens with respect to the electron source, the condenser lens, and the aperture. Accordingly, the relative movement between the electron source, the condenser lens, the aperture and the objective lens can be performed, and the optical axis of the electron beam can be aligned with the center of the objective lens. According to a third embodiment of the present invention, the electron beam optical axis aligning device of the present invention includes a display unit for displaying an emission state of the electron beam from the electron source, whereby the optical axis of the electron beam is adjusted. The position can be confirmed, and the display position of the beam pattern can be adjusted by adjusting the bias of the current applied to the double deflector.
【０００７】本発明の第４の実施態様は、本発明の電子
線光軸合わせ装置を電子線マイクロアナライザに適用す
るものであり、これによって、電子線マイクロアナライ
ザにおいて試料に照射する電子線の光軸を容易に合わせ
ることができる。In a fourth embodiment of the present invention, the electron beam optical axis aligning apparatus of the present invention is applied to an electron beam microanalyzer. The axes can be easily adjusted.
【０００８】[0008]
【作用】本発明の電子線光軸合わせ装置は、前記した構
成の電子線光軸合わせ装置において、第一の移動機構に
よって電子源のみを移動して、電子ビームをコンデンサ
レンズ及びアパーチャに対して移動し、また、ダブルデ
フレクタを構成する上下のコイルに流す電流比を調整し
て電子ビームの偏向角を光軸方向に修正することによ
り、電子ビームのコンデンサレンズ及びアパーチャに対
する軸合わせを行う。この軸合わせの後、第二の移動機
構によって電子源，コンデンサレンズ及びアパーチャを
同時に対物レンズに対して相対的に位置変更することに
よって、電子ビームの光軸を対物レンズの中心に合わせ
る。According to the electron beam optical axis aligning apparatus of the present invention, in the electron beam optical axis aligning apparatus having the above-described structure, only the electron source is moved by the first moving mechanism, and the electron beam is transmitted to the condenser lens and the aperture. By moving and adjusting the current ratio flowing through the upper and lower coils constituting the double deflector to correct the deflection angle of the electron beam in the optical axis direction, the axis of the electron beam is aligned with the condenser lens and the aperture. After this axis alignment, the optical axis of the electron beam is aligned with the center of the objective lens by simultaneously changing the position of the electron source, the condenser lens, and the aperture relative to the objective lens by the second moving mechanism.
【０００９】前記第一の移動機構による電子源の移動
は、ビームパターンの強度により確認することができ、
また、ダブルデフレクタの電流比調整による電子ビーム
の偏向角調整は、ビームパターンの大きさの確認により
行うことができ、また、第二の移動機構による電子源，
コンデンサレンズ及びアパーチャと対物レンズとの相対
的位置の変更による軸合わせでは、コンデンサレンズ
（電子銃，アパーチャを含む）と対物レンズの軸合わせ
において試料位置に配置された蛍光板への電子ビームの
照射により得られる光点を観察し、その光点が対物レン
ズのパワー変化に対して不動となることにより確認する
ことができる。また、前記ビームパターンの表示は、ダ
ブルデフレクタに印加する電流値をＸ−Ｙ方向に対して
周期的に変化させるとによって得ることができ、また、
ダブルデフレクタに印加する電流をバイアス調整するこ
とによってビームパターンの表示位置を調整することが
できる。第二移動機構による電子源，コンデンサレンズ
及びアパーチャと対物レンズとの相対的位置の変更は、
例えば、電子源，コンデンサレンズ及びアパーチャを同
時に移動して、電子ビームが対物レンズの中心を通るよ
う移動することにより行うことができる。また、電子源
がコンデンサレンズのアパーチャと同軸上にないときに
は、電子源のみを機械的に動かして軸を合わせることが
できる。The movement of the electron source by the first moving mechanism can be confirmed by the intensity of the beam pattern.
The adjustment of the deflection angle of the electron beam by adjusting the current ratio of the double deflector can be performed by checking the size of the beam pattern.
In the axial alignment by changing the relative position between the condenser lens and the aperture and the objective lens, the electron beam is applied to the fluorescent plate arranged at the sample position in the axial alignment between the condenser lens (including the electron gun and the aperture) and the objective lens. Observing the obtained light spot, it can be confirmed that the light spot does not move with respect to the power change of the objective lens. The display of the beam pattern can be obtained by periodically changing the current value applied to the double deflector in the X-Y direction.
The display position of the beam pattern can be adjusted by adjusting the bias applied to the current applied to the double deflector. The change of the relative position between the electron source, the condenser lens, and the aperture and the objective lens by the second moving mechanism,
For example, this can be performed by simultaneously moving the electron source, the condenser lens, and the aperture so that the electron beam moves through the center of the objective lens. When the electron source is not coaxial with the aperture of the condenser lens, the axis can be aligned by mechanically moving only the electron source.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。 （本発明の電子線光軸合わせ装置の実施例１の構成）以
下、本発明の電子線光軸合わせ装置を電子線マイクロア
ナライザを例として説明する。図１は、本発明の電子線
光軸合わせ装置の実施例１の構成図である。図１におい
て、本発明の電子線光軸合わせ装置を有する電子線マイ
クロアナライザ１は、電子源１１から出射された電子ビ
ーム５を試料に照射して試料の表面分析を行う装置であ
り、本発明の電子線光軸合わせ装置は電子ビーム５を出
射する電子源１１と、電子ビーム５の進行方向を変更す
るダブルデフレクタ１２と、電子ビーム５の軸方向に対
置された２つのアパーチャ（上部アパーチャ１４，及び
下部アパーチャ１５）を備えたコンデンサレンズ１３
と、分析室１７内に設置されるとともに前記コンデンサ
レンズ１３のアパーチャを通過した電子ビーム５を試料
上に合焦させる対物レンズ１６とを備えている。この
内、電子源１１とダブルデフレクタ１２とコンデンサレ
ンズ１３は鏡筒１０内に設置されて、分析室１７に対し
て相対的な移動が可能なように構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Configuration of Embodiment 1 of Electron Beam Alignment Device of the Present Invention) The electron beam alignment device of the present invention will be described below using an electron beam microanalyzer as an example. FIG. 1 is a configuration diagram of Embodiment 1 of an electron beam optical axis aligning apparatus of the present invention. In FIG. 1, an electron beam microanalyzer 1 having an electron beam optical axis aligning device of the present invention is a device for irradiating an electron beam 5 emitted from an electron source 11 to a sample to perform a surface analysis of the sample. The electron beam optical axis aligning device of the present invention has an electron source 11 for emitting the electron beam 5, a double deflector 12 for changing the traveling direction of the electron beam 5, and two apertures (upper aperture 14) opposed to each other in the axial direction of the electron beam 5. , And a condenser lens 13 having a lower aperture 15)
And an objective lens 16 installed in the analysis chamber 17 and focusing the electron beam 5 having passed through the aperture of the condenser lens 13 onto a sample. Among them, the electron source 11, the double deflector 12, and the condenser lens 13 are installed in the lens barrel 10, and are configured to be movable relative to the analysis chamber 17.
【００１１】電子源１１は、電子ビーム５を発生する電
子銃を具備するとともに、電子源駆動部２１によって機
械的に移動可能に構成されている。さらに、この電子源
１１はコンデンサレンズ１３とともに機械的に移動可能
であり、例えば、鏡筒駆動部２３によって、鏡筒１０全
体を分析室１７に対して機械的に移動可能に構成されて
おり、この電子源１１とダブルデフレクタ１２とコンデ
ンサレンズ１３の一体的に移動することによって、対物
レンズ１６に対する電子ビーム５の位置を調整可能とし
ている。また、ダブルデフレクタ１２は、電子ビーム５
の軸方向に対して上下の位置に設けたコイルによって構
成され、この上下コイルに通電される電流値はデフレク
タ調整部２２によって変更可能となっている。そして、
このデフレクタ調整部２２からの信号により上下のコイ
ルに流す電流比を変更するとダブルデフレクタによる電
子ビームの偏向角度が変わり、この電子ビームの偏向に
よって電子ビームのアパーチャに対する軸合わせを行う
ことができる。また、デフレクタ調整部２２には走査部
２５から走査信号が入力されており、これによって電子
ビーム５をＸ−Ｙ方向に揺らしてビームパターンを形成
することができる。The electron source 11 includes an electron gun for generating the electron beam 5 and is configured to be mechanically movable by an electron source driving unit 21. Further, the electron source 11 is mechanically movable together with the condenser lens 13. For example, the electron source 11 is configured to be mechanically movable with respect to the analysis chamber 17 by the lens barrel driving unit 23. By moving the electron source 11, the double deflector 12, and the condenser lens 13 integrally, the position of the electron beam 5 with respect to the objective lens 16 can be adjusted. In addition, the double deflector 12 is provided with the electron beam 5.
The current value supplied to the upper and lower coils can be changed by the deflector adjusting unit 22. And
When the ratio of the current flowing through the upper and lower coils is changed by the signal from the deflector adjusting unit 22, the deflection angle of the electron beam by the double deflector changes, and the axis of the electron beam can be aligned with the aperture by the deflection of the electron beam. Further, a scanning signal is input to the deflector adjusting unit 22 from the scanning unit 25, whereby the electron beam 5 can be swung in the XY directions to form a beam pattern.
【００１２】コンデンサレンズ１３は、対物レンズ１６
に対して電子ビーム５を合焦させるものであり、ダブル
デフレクタ１２側にある上部アパーチャ１４と対物レン
ズ側にある下部アパーチャ１５を電子ビーム５の軸方向
に対置した位置に備えている。該アパーチャはコンデン
サレンズとは通常コンデンサレンズ１３の磁気的軸中心
とアパーチャの機械的中心が一致するように位置決めし
て固定されており、電子ビーム５はこの２個のアパーチ
ャを通過した後、対物レンズ１６に向かうことになる。
また、このダブルデフレクタ１２とは別にビーム走査用
のデフレクタ（図示していない）が、例えば、下部アパ
ーチャ１５と対物レンズ１６との間に設けられ、本発明
による電子ビームの軸合わせが完了した後にこのビーム
走査用のデフレクタによって電子ビームを偏向させて試
料上へのビームの照射位置を調整することができる。図
１中の破線で囲まれる部分は制御部２であり、前記した
電子源駆動部２１、デフレクタ調整部２２、鏡筒駆動部
２３、及び走査部２５から構成される。そして、電子源
駆動部２１と鏡筒駆動部２３は、本発明の電子線マイク
ロアナライザにおける駆動機構を構成している。電子源
における電子ビームの出射状態の観察は、対物レンズ１
６の下流側に設けたビーム電流計１８や二次電子検出器
１９によってその強度を検出し、走査部２５からのＸ−
Ｙ方向の位置を求め、これらを表示制御部３に入力して
電子ビームの出射状態を表示部４に表示することにより
行うことができる。The condenser lens 13 includes an objective lens 16
The upper beam 14 on the side of the double deflector 12 and the lower aperture 15 on the side of the objective lens are provided at positions opposed to each other in the axial direction of the electron beam 5. The aperture is fixed to the condenser lens such that the center of the magnetic axis of the condenser lens 13 and the mechanical center of the aperture coincide with each other, and the electron beam 5 passes through the two apertures and is fixed. It will go to the lens 16.
In addition to the double deflector 12, a beam scanning deflector (not shown) is provided between the lower aperture 15 and the objective lens 16, for example, after the alignment of the electron beam according to the present invention is completed. By deflecting the electron beam by the beam scanning deflector, the irradiation position of the beam on the sample can be adjusted. A portion surrounded by a broken line in FIG. 1 is the control unit 2, which includes the electron source driving unit 21, the deflector adjusting unit 22, the lens barrel driving unit 23, and the scanning unit 25. The electron source driving unit 21 and the lens barrel driving unit 23 constitute a driving mechanism in the electron beam micro analyzer of the present invention. Observation of the emission state of the electron beam from the electron source is performed by the objective lens 1
The intensity is detected by a beam ammeter 18 and a secondary electron detector 19 provided on the downstream side of the X-ray detector 6.
This can be performed by obtaining the positions in the Y direction, inputting them to the display control unit 3, and displaying the emission state of the electron beam on the display unit 4.
【００１３】（本発明の実施例１の作用）次に、本発明
の電子線光軸合わせ装置の実施例１の作用について図２
のフローチャート，及び図３〜図９の動作図を用いて説
明する。なお、図２のフローチャートではステップＳの
符号を用いて説明する。 ステップＳ１：はじめに、電子源１１から出射された電
子ビーム５の像を表示画面上に表示させる。電子源１１
の電子銃に通電して電子ビームの出射を開始した場合、
その電子ビームが必ずしもダブルデフレクタ１２，コン
デンサレンズ１３，アパーチャ，及び対物レンズ１６を
通過して試料位置まで到達するとは限らない。図３の
（ａ−１）は電子源の位置調節前の電子ビームの状態を
示しており、また、図３の（ａ−２）はそのときの表示
部４の表示状態を示している。(Operation of Embodiment 1 of the Present Invention) Next, the operation of Embodiment 1 of the electron beam optical axis alignment apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 2 will be described using the reference numerals of step S. Step S1: First, an image of the electron beam 5 emitted from the electron source 11 is displayed on a display screen. Electron source 11
When the electron gun is energized to start emitting an electron beam,
The electron beam does not always reach the sample position through the double deflector 12, the condenser lens 13, the aperture, and the objective lens 16. FIG. 3 (a-1) shows the state of the electron beam before the position adjustment of the electron source, and FIG. 3 (a-2) shows the display state of the display unit 4 at that time.
【００１４】本発明の装置により電子ビームの軸合わせ
を行うためには表示部上に電子ビームのビームパターン
を形成する必要があるため、この工程において電子源１
１を移動して、電子ビーム５がダブルデフレクタ１２，
コンデンサレンズ１３，アパーチャ，及び対物レンズ１
６を通過して試料位置まで到達するよう調節する（図３
の（ｂ−１），及び図３の（ｂ−２）参照）。なお、図
３の（ｂ−２）では、電子ビーム５のビームパターンを
○印で示している。In order to align the axis of the electron beam with the apparatus of the present invention, it is necessary to form a beam pattern of the electron beam on the display unit.
1 to move the electron beam 5 to the double deflector 12,
Condenser lens 13, aperture, and objective lens 1
6 to reach the sample position (FIG. 3
(B-1) and (b-2) in FIG. 3). In FIG. 3B-2, the beam pattern of the electron beam 5 is indicated by a circle.
【００１５】ここで、ビームの軸位置は表示部４上のビ
ームパターン強度として表され、このビームパターン強
度は表示部４における明るさによって観察することがで
きる。また、ビームパターン強度は、ビーム電流計１８
による検出値によって求めることもできる。 ステップＳ２，３：電子ビーム５は電子源１１から広が
りを持って出射され、ダブルデフレクタ１２において偏
向され、コンデンサレンズ１３及びそのアパーチャを通
過し、さらに対物レンズ１６によって試料位置に合焦さ
れる。したがって、電子ビーム５の広がりのどの部分が
アパーチャ等を通過するかによって、試料位置に到達す
る電子ビーム５の強度が変化する。そして、この電子ビ
ーム５の広がりとアパーチャ等の通過部分との位置関係
は、電子源１１の位置を調整することによって変更する
ことができる。そこで、この工程では、電子源１１を移
動して、表示部４に表示されたビームパターンの強度が
最大となるように調整を行う。この工程によって電子源
１１のデフレクタ１２，コンデンサレンズ１３，及びア
パーチャに対する位置が設定されることになる。なお、
この表示部４において表示されるビームパターンは、ビ
ーム電流計１８等の検出値によって表示部のＣＲＴ等の
明暗を制御することによって表されるものである。Here, the axial position of the beam is represented as a beam pattern intensity on the display unit 4, and the beam pattern intensity can be observed by the brightness on the display unit 4. Further, the beam pattern intensity is measured by the beam ammeter 18.
Can also be determined by the detected value of Steps S2 and S3: The electron beam 5 is emitted from the electron source 11 with a spread, is deflected by the double deflector 12, passes through the condenser lens 13 and its aperture, and is focused on the sample position by the objective lens 16. Therefore, the intensity of the electron beam 5 reaching the sample position changes depending on which part of the spread of the electron beam 5 passes through the aperture or the like. The positional relationship between the spread of the electron beam 5 and the passing portion such as the aperture can be changed by adjusting the position of the electron source 11. Therefore, in this step, the electron source 11 is moved and adjustment is performed so that the intensity of the beam pattern displayed on the display unit 4 is maximized. In this step, the positions of the electron source 11 with respect to the deflector 12, the condenser lens 13, and the aperture are set. In addition,
The beam pattern displayed on the display unit 4 is represented by controlling the brightness of a CRT or the like of the display unit based on a detection value of the beam ammeter 18 or the like.
【００１６】ステップＳ４，５：前記工程によって電子
源１１の位置決めが終了した後、次に電子ビーム５の光
軸に対する傾きを調整する。この電子ビーム５の傾きを
調整は、この電子ビーム５をダブルデフレクタ１２によ
ってＸ−Ｙ方向に振って得られるビームパターンの大き
さが大きくなるように、ダブルデフレクタ１２の上下の
コイルの電流比を変更することによって行うことができ
る。図４の（ａ−１）はダブルデフレクタの電流比を変
更する前の電子ビームの状態を示し、図４の（ａ−２）
はそのときの表示部４のビームパターンの状態を示して
いる。ダブルデフレクタ１２は上下のコイルによって構
成され、このコイルに通電する電流比を変更すると、こ
のダブルデフレクタを通過する電子ビーム５の偏向角度
が変更される。このダブルデフレクタ１２の調整は、デ
フレクタ調整部２２により行うことができる。電子ビー
ム５の光軸に対する偏向角が最適な状態となると、電子
ビーム５のビームの広がりの内でアパーチャ等を通過す
る部分が増加する。図４の（ｂ−１）はダブルデフレク
タの電流比の変更後の電子ビームの状態を示しており、
この電子ビーム５をダブルデフレクタ１２によってＸ−
Ｙ方向に振ってビームパターンを求めると、図４の（ｂ
−２）に示すように大きなビームパターンが得られる。Steps S4 and S5: After the positioning of the electron source 11 is completed by the above-described process, the inclination of the electron beam 5 with respect to the optical axis is adjusted. The inclination of the electron beam 5 is adjusted by changing the current ratio between the upper and lower coils of the double deflector 12 so that the size of a beam pattern obtained by oscillating the electron beam 5 in the X-Y direction by the double deflector 12 is increased. It can be done by changing. (A-1) of FIG. 4 shows the state of the electron beam before changing the current ratio of the double deflector, and (a-2) of FIG.
Indicates the state of the beam pattern on the display unit 4 at that time. The double deflector 12 is constituted by upper and lower coils, and when the ratio of current supplied to the coils is changed, the deflection angle of the electron beam 5 passing through the double deflector is changed. The adjustment of the double deflector 12 can be performed by the deflector adjusting unit 22. When the deflection angle of the electron beam 5 with respect to the optical axis is in an optimal state, a portion of the beam spread of the electron beam 5 that passes through an aperture or the like increases. FIG. 4 (b-1) shows the state of the electron beam after the change of the current ratio of the double deflector,
This electron beam 5 is converted by a double deflector 12 into X-
When the beam pattern is obtained by shaking in the Y direction, (b) in FIG.
A large beam pattern is obtained as shown in -2).
【００１７】次に、ビームパターンの表示方法について
説明する。図７，図８は本発明におけるビームパターン
の表示を説明する図である。図７において、電子源１１
から出射される電子ビーム５は広がりを持った分布であ
り、この電子ビーム５の広がりはダブルデフレクタ１２
においてその電流比で定まる偏向角で偏向される。この
ビームパターンを求めるためには、走査部２５がダブル
デフレクタ１２に供給する電流値を例えばＸ方向とＹ方
向に対して（−Ｉ）から（Ｉ）に変更し、電子ビーム５
をＸ−Ｙの方向に振らすことによって行うことができ
る。電子ビーム５をＸ−Ｙの方向に振らすと、この振れ
によって電子ビーム５のアパーチャに対する位置が変わ
り、アパーチャ等を通過して検出器で検出されるビーム
パターンが得られる。このビームパターンの強度は検出
器の出力によって得られ、また、その位置は走査部２５
がデフレクタ調整部２２に供給する電流の大きさからＸ
−Ｙ方向の位置データを求めることにより得られる。こ
のビームパターンの確認によるダブルデフレクタの電流
比調整を図８を用いて説明する。図８の（ａ）は電流比
Ｃ１の場合の電子ビームの状態図であり、図８の（ｂ）
は電流比Ｃ２の場合の電子ビームの状態図である。電流
比Ｃ１の状態で電子ビームを振って走査を行うと、振ら
れた電子ビームの内でアパーチャを通過するものはその
一部となる（例えば、図中では太線で概略を示してい
る）。電流比を最適となるように調節（例えば電流比Ｃ
２とする）して、電子ビームを振って走査を行うと、振
られた電子ビームの内でアパーチャを通過する部分は、
電流比Ｃ１の場合より増加する（例えば、図中では太線
で概略を示している）。Next, a method of displaying a beam pattern will be described. 7 and 8 are views for explaining the display of a beam pattern in the present invention. In FIG. 7, the electron source 11
The electron beam 5 emitted from the beam has a spread distribution, and the spread of the electron beam 5 is caused by the double deflector 12.
At the deflection angle determined by the current ratio. In order to obtain this beam pattern, the current value supplied to the double deflector 12 by the scanning unit 25 is changed from (-I) to (I) in the X direction and the Y direction, for example, and the electron beam 5
In the X-Y direction. When the electron beam 5 is shaken in the X-Y directions, the position of the electron beam 5 with respect to the aperture changes due to the shake, and a beam pattern that passes through the aperture or the like and is detected by the detector is obtained. The intensity of this beam pattern is obtained by the output of the detector, and its position is determined by the scanning unit 25.
From the magnitude of the current supplied to the deflector adjusting unit 22
It is obtained by obtaining position data in the −Y direction. The adjustment of the current ratio of the double deflector by confirming the beam pattern will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a state diagram of the electron beam when the current ratio is C1, and FIG.
FIG. 4 is a state diagram of an electron beam when the current ratio is C2. When scanning is performed while oscillating the electron beam in the state of the current ratio C1, some of the oscillated electron beams that pass through the aperture become part of the electron beam (for example, schematically shown by a thick line in the drawing). The current ratio is adjusted to be optimal (for example, the current ratio C
2), and scanning by shaking the electron beam, the portion of the shaked electron beam that passes through the aperture is
It increases more than the case of the current ratio C1 (for example, the outline is shown by a thick line in the figure).
【００１８】これによって、ビームパターンの大きさに
よって、ダブルデフレクタの電流比調整を行うことがで
きる。Thus, the current ratio of the double deflector can be adjusted according to the size of the beam pattern.
【００１９】ステップＳ６，７：前記工程の走査により
得られる表示部４でのビームパターンの表示状態は、図
４の（ｂ−２），及び図５の（ａ−２）に示すように表
示画面の中央にない場合がある。そこで、この工程によ
って図５の（ｂ−２）に示すようにビームパターンが表
示画面の中央に位置するように移動する。このビームパ
ターンの移動は、ダブルデフレクタ１２によって電子ビ
ーム５を振る場合に、ダブルデフレクタ１２に印加する
電流にバイアスを付加することによって行うことができ
る。図９はビームパターンのバイアス調整による表示位
置を説明する図である。例えば、（−Ｉ0 ）から（＋Ｉ
0 ）まで変化する電流ＩをＸ方向及びＹ方向に対してダ
ブルデフレクタ１２に印加して走査すると、図中の実線
で示されるような表示画面が得られる。この表示画面上
に現れるビームパターンが表示画面に中央にない場合、
このずれ量に対応するダブルデフレクタ１２への印加電
流値（ＩXB，ＩYB）をバイアスとして前記電流Ｉ0 に付
加すると、図中の破線で示されるような表示画面とな
り、ビームパターンを表示画面の中央に移動することが
できる。なお、この場合の工程におけるダブルデフレク
タの電流調整において、上下のコイルの電流比の変更は
行わず、前記ステップＳ５で調整した電流比の値を使用
する。Steps S6 and S7: The display state of the beam pattern on the display unit 4 obtained by the scanning in the above-described process is displayed as shown in FIG. 4 (b-2) and FIG. 5 (a-2). May not be in the center of the screen. Therefore, in this step, the beam pattern is moved so as to be located at the center of the display screen as shown in FIG. 5B-2. The beam pattern can be moved by applying a bias to the current applied to the double deflector 12 when the electron beam 5 is swung by the double deflector 12. FIG. 9 is a diagram for explaining a display position by adjusting the bias of the beam pattern. For example, from (−I 0 ) to (+ I
0 ) is applied to the double deflector 12 in the X direction and the Y direction to scan, and a display screen as shown by a solid line in the figure is obtained. If the beam pattern that appears on this display screen is not centered on the display screen,
When a current value (I XB , I YB ) applied to the double deflector 12 corresponding to this shift amount is added as a bias to the current I 0 , a display screen as shown by a broken line in the figure is obtained, and the beam pattern is displayed. Can be moved to the center. In the current adjustment of the double deflector in the process in this case, the current ratio of the upper and lower coils is not changed, and the value of the current ratio adjusted in step S5 is used.
【００２０】ステップＳ８，９：前記工程によって、電
子源１１の位置合わせと、電子ビームの光軸合わせが終
了した後、次に、電子源１１，コンデンサレンズ１３，
及びアパーチャと、対物レンズ１６との相対的な移動を
行うことによって、電子ビーム５を対物レンズ１６の中
心に合わせる。この中心合わせは、鏡筒駆動部２３によ
って電子源１１，ダブルデフレクタ１２，コンデンサレ
ンズ１３，及びアパーチャ１４，１５を一体的に移動
し、対物レンズ１６に対する位置を変更して電子ビーム
５が対物レンズ１６の中心を通過するよう調節すること
によって行うことができる。電子銃やアパーチャを含む
コンデンサレンズ１３と対物レンズ１６の軸合わせにお
いて、試料位置に蛍光板を配置しその蛍光板に電子ビー
ムが当たると光り、その光点は光学顕微鏡によって観察
することができる。コンデンサレンズ１３と対物レンズ
１６の軸が合っていないときは、対物レンズ１６のパワ
ーを変化させるとその光点の位置がずれ、動いて見え
る。逆に、コンデンサレンズ１３と対物レンズ１６の軸
が合っているときは、対物レンズ１６のパワーを変化さ
せても光点の位置は動かない。したがって、その光点を
観察しながら対物レンズ１６のパワーを変化させること
で、コンデンサレンズ１３と対物レンズ１６の軸が合っ
ているかどうかを確認することができる。Steps S8 and S9: After the alignment of the electron source 11 and the alignment of the optical axis of the electron beam are completed by the above-described process, the electron source 11, the condenser lens 13,
By moving the aperture relative to the objective lens 16, the electron beam 5 is centered on the objective lens 16. For this centering, the electron beam 11, the double deflector 12, the condenser lens 13, and the apertures 14 and 15 are integrally moved by the lens barrel driving unit 23, and the position with respect to the objective lens 16 is changed so that the electron beam 5 is moved to the objective lens. This can be done by adjusting it to pass through the center of sixteen. In the axial alignment of the condenser lens 13 including the electron gun and the aperture and the objective lens 16, a fluorescent plate is arranged at the sample position, and when the electron beam strikes the fluorescent plate, the light is illuminated, and the light spot can be observed with an optical microscope. When the axes of the condenser lens 13 and the objective lens 16 are not aligned, when the power of the objective lens 16 is changed, the position of the light spot shifts and appears to move. Conversely, when the axes of the condenser lens 13 and the objective lens 16 are aligned, the position of the light spot does not move even if the power of the objective lens 16 is changed. Therefore, by changing the power of the objective lens 16 while observing the light spot, it is possible to confirm whether the axes of the condenser lens 13 and the objective lens 16 are aligned.
【００２１】そこで、鏡筒駆動部２３により電子ビーム
を対物レンズの中心へ合わせる設定を行う場合、対物レ
ンズのパワーを変化させても光点の移動が生じないよう
に、電子源１１，コンデンサレンズ１３，及びアパーチ
ャを対物レンズ１６と相対的に動かす。この工程によ
り、電子ビームの対物レンズに対する位置関係は図６の
（ａ）の状態から図６の（ｂ）の状態に変化し、電子ビ
ーム５を対物レンズ１６の中心に移動して光軸合わせを
行うことができる。Therefore, when setting the electron beam to the center of the objective lens by the lens barrel driving unit 23, the electron source 11 and the condenser lens are so arranged that the light spot does not move even if the power of the objective lens is changed. 13 and the aperture are moved relative to the objective lens 16. By this step, the positional relationship between the electron beam and the objective lens changes from the state shown in FIG. 6A to the state shown in FIG. 6B, and the electron beam 5 is moved to the center of the objective lens 16 to align the optical axis. It can be performed.
【００２２】（本発明の実施例１の他の作用）図１１の
（ａ）に示すように、電子ビーム５が対物レンズ１６の
軸とずれて表示部４にビームパターンが表示されない場
合には、電子源１１及びコンデンサレンズ１３を機械的
に同時に移動させて電子ビーム５が対物レンズ１６を通
過するように調整して前記図４の（ａ）と同様の図１１
の（ｂ）の状態とし、その後は、前記したステップＳ１
〜ステップＳ９の工程によって光軸合わせを行うことが
できる。また、いったん光軸合わせを行った後、時間的
経過によってビームの出射方向が変更した場合には、ビ
ームパターンを観察しながらダブルデフレクタの調整の
みによって軸合わせを行うことができる。(Another operation of the first embodiment of the present invention) When the electron beam 5 is displaced from the axis of the objective lens 16 and a beam pattern is not displayed on the display unit 4 as shown in FIG. The electron source 11 and the condenser lens 13 are simultaneously moved mechanically to adjust the electron beam 5 so as to pass through the objective lens 16, and FIG. 11A similar to FIG.
(B), and thereafter, step S1
Optical axis alignment can be performed by the steps from Step S9 to Step S9. In addition, when the beam emission direction changes over time after the optical axis is once adjusted, the axis alignment can be performed only by adjusting the double deflector while observing the beam pattern.
【００２３】（本発明の電子線光軸合わせ装置の実施例
２の構成）図１０、本発明の電子線光軸合わせ装置の実
施例２の構成図である。図１０では、本発明の電子線光
軸合わせ装置を電子線マイクロアナライザに適用した例
を示している。実施例２の電子線光軸合わせ装置の構成
例は、電子源及びコンデンサレンズと対物レンズとの相
対的移動を行う構成において相違し、その他の構成につ
いては同様である。そこで、ここでは、電子源及びコン
デンサレンズと対物レンズとの相対的移動を行う構成に
ついてのみ説明し、その他の構成については説明を省略
する。図１０において、電子源１１の移動は、前記実施
例１と同様に電子源駆動部２１によって行い、電子源１
１及びコンデンサレンズ１３と対物レンズ１６との相対
的移動は、対物レンズ１６のみを移動する対物レンズ駆
動部２４により行う。(Configuration of Second Embodiment of Electron Beam Alignment Apparatus of the Present Invention) FIG. 10 is a configuration diagram of a second embodiment of the electron beam alignment apparatus of the present invention. FIG. 10 shows an example in which the electron beam optical axis alignment device of the present invention is applied to an electron beam micro analyzer. The configuration example of the electron beam optical axis alignment device of the second embodiment is different in the configuration for performing relative movement between the electron source and the condenser lens and the objective lens, and the other configurations are the same. Therefore, here, only the configuration for performing relative movement between the electron source and the condenser lens and the objective lens will be described, and description of other configurations will be omitted. In FIG. 10, the movement of the electron source 11 is performed by the electron source driving unit 21 in the same manner as in the first embodiment.
The relative movement between the objective lens 16 and the condenser lens 13 and the objective lens 16 is performed by an objective lens driving unit 24 that moves only the objective lens 16.
【００２４】したがって、実施例２における動作は、前
記実施例１における鏡筒駆動部２３による電子源１１及
びコンデンサレンズ１３の移動に代えて、対物レンズ駆
動部２４による対物レンズ１６の移動によって行うこと
ができる。Therefore, the operation in the second embodiment is performed by moving the objective lens 16 by the objective lens driving unit 24 instead of moving the electron source 11 and the condenser lens 13 by the lens barrel driving unit 23 in the first embodiment. Can be.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光軸合わせを容易に行うことができる電子線光軸合わせ
装置を提供することができる。As described above, according to the present invention,
An electron beam optical axis alignment device that can easily perform optical axis alignment can be provided.
【図１】本発明の電子線光軸合わせ装置の実施例１の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam optical axis aligning apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の電子線光軸合わせ装置の実施例１の作
用を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the electron beam optical axis aligning apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の電子源の移動による電子ビームの状態
を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state of an electron beam due to movement of an electron source according to the present invention.
【図４】本発明のダブルデフレクタの電流比の変更によ
る電子ビームの状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state of an electron beam due to a change in a current ratio of a double deflector according to the present invention.
【図５】本発明のダブルデフレクタのバイアス調整によ
る電子ビームの状態を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a state of an electron beam due to bias adjustment of a double deflector according to the present invention.
【図６】本発明の第二の移動機構による電子ビームの状
態を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state of an electron beam by a second moving mechanism according to the present invention.
【図７】本発明におけるビームパターンの表示を説明す
る図である。FIG. 7 is a diagram illustrating display of a beam pattern according to the present invention.
【図８】本発明におけるビームパターンの表示を説明す
る図である。FIG. 8 is a diagram illustrating display of a beam pattern according to the present invention.
【図９】本発明のビームパターンのバイアス調整による
表示位置を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a display position by adjusting a bias of a beam pattern according to the present invention.
【図１０】本発明の電子線光軸合わせ装置の実施例２の
構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an electron beam optical axis aligning apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の電子線光軸合わせ装置の他の作用を
説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another operation of the electron beam optical axis aligning device of the present invention.
【図１２】従来の電子線光軸合わせ装置における光軸合
わせを説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating optical axis alignment in a conventional electron beam optical axis alignment apparatus.
１…電子線マイクロアナライザ、２…制御部、４…表示
部、５…電子ビーム、１０…鏡筒、１１…電子源、１２
…ダブルデフレクタ、１３…コンデンサレンズ、１４，
１５…アパーチャ、１６…対物レンズ、１７…分析室、
１８…ビーム電流計、１９…二次電子検出器、２１…電
子源駆動部、２２…デフレクタ調整部、２３…鏡筒駆動
部、２４…対物レンズ駆動部、２５…走査部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam micro analyzer, 2 ... Control part, 4 ... Display part, 5 ... Electron beam, 10 ... Barrel, 11 ... Electron source, 12
... double deflector, 13 ... condenser lens, 14,
15 ... aperture, 16 ... objective lens, 17 ... analysis room,
Reference numeral 18: beam ammeter, 19: secondary electron detector, 21: electron source driving unit, 22: deflector adjusting unit, 23: lens barrel driving unit, 24: objective lens driving unit, 25: scanning unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−98544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−106746（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54853（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151289（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215033（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/04 H01J 37/141 H01J 37/252 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-62-98544 (JP, A) JP-A-58-106746 (JP, A) JP-A-2-54853 (JP, A) JP-A-6-98 151289 (JP, A) JP-A-2-215033 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01J 37/04 H01J 37/141 H01J 37/252
Claims (1)
ビームの偏向と走査が可能なダブルデフレクタと、該電
子ビームを試料に集光照射するコンデンサレンズと、該
コンデンサレンズの軸上のアパーチャと、対物レンズ
と、移動機構および前記ダブルデフレクタを走査したと
きのビームパターンを表示する表示部を備えており、該
移動機構は電子源のみを移動する第一の移動機構と対物
レンズに対して電子源とダブルデフレクタとコンデンサ
レンズとアパーチャを一体として相対移動する第二の移
動機構を備え、前記表示部に表示されたビームパターン
に基づいて、第一の移動機構及びダブルデフレクタによ
って電子ビームのコンデンサレンズ及びアパーチャに対
する軸合わせを行い、第二の移動機構によって対物レン
ズに対する位置合わせを行うことを特徴とする電子線光
軸合わせ装置。An electron source, a double deflector capable of deflecting and scanning an electron beam emitted from the electron source, a condenser lens for condensing and irradiating the electron beam onto a sample, and an on-axis of the condenser lens An aperture, an objective lens, a moving mechanism and a display unit for displaying a beam pattern when scanning the double deflector are provided. The moving mechanism has a first moving mechanism that moves only the electron source and an objective lens. A second moving mechanism for relatively moving the electron source, the double deflector, the condenser lens, and the aperture relative to each other, and based on the beam pattern displayed on the display section, the first moving mechanism and the double deflector for forming the electron beam. Perform the axis alignment for the condenser lens and aperture, and align the objective lens with the second moving mechanism. And an electron beam optical axis alignment device.
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