JP5183230B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に、高倍率下で観察視野を精度良く操作できる荷電粒子線装置に関する。

走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置では、細く集束された荷電粒子線を試料上で走査して試料から所望の情報（例えば試料像）を得る。このような荷電粒子線装置は、年々高分解能化が進んでいて、高い分解能が求められる。高い分解能が求められる都合上、試料の観察視野の移動手段には、精度良く移動できて、高倍率でも操作者の操作に対して追従性良く移動できることが求められる。

一般に、試料の所望の位置の情報を取得するための、荷電粒子線装置の試料観察視野を移動する手段としては、試料を搭載するステージを移動させる試料ステージ駆動部による場合と、荷電粒子線を偏向して視野位置を移動させる電気的視野移動装置による場合がある。

熟練した操作者は、試料ステージの移動を観察視野の粗調整に使用し、高倍率条件で電気的視野移動装置を補助的に使用することで精密に観察視野を移動し、最終的に得たい観察像を取得している。しかし、初級者は試料ステージの不安定な動作と、電気的視野移動距離の制限に戸惑い、ステージコントローラによる操作と、電気的視野移動装置の操作を繰り返し行うために、観察スループットが悪くなってしまうことがある。

従来技術として、特許文献１では、試料上の電子線の走査位置と機械的視野移動と電気的視野移動におけるそれぞれの座標軸系の関係を三次元的な画像として表示することが開示されている。

しかし、機械的視野移動と電気的視野移動におけるそれぞれの座標軸系の関係が分かったとしても、試料ステージの不安定な動作や、電気的視野移動の制限の問題は初心者にとっては依然として解決されていない。

特開平５−１４４３９９号公報

本願の目的は、試料観察視野の移動に関し、操作者の操作に対して応答性が良く、絶対精度の高い観察視野の移動制御を行うことのできる荷電粒子線装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、荷電粒子発生装置と、試料を設置するステージと、前記荷電粒子発生装置で発生した荷電粒子線を前記試料上に収束する収束装置と、前記第１の荷電粒子線を偏向する電気的視野移動装置と、前記ステージを移動するステージ駆動装置と、前記ステージ駆動装置によるステージ移動距離を入力する入力装置と、所定の時刻における前記入力装置から入力された移動距離と実際の移動距離とのずれ量を測定し、前記ずれ量を補正する前記荷電粒子線の偏向量を算出する演算部と、前記電気的視野移動装置による荷電粒子線の前記偏向量の偏向を、前記所定の時刻後に行うことを特徴とする荷電粒子線装置を提供する。

本発明によれば、従来機械的な要因で安定しなかった高倍率での観察視野の移動操作に対する追従性と、試料観察視野の移動精度が向上し、その結果、操作者の習熟度によらない観察視野の移動制御が実現し、観察スループットを向上させることができる。

以下、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一例である走査電子顕微鏡の概略構成図である。なお、本発明は走査電子顕微鏡に限られず、他の荷電粒子線装置にも用いることができる。

まず、電子発生装置（電子源）について説明する。

陰極１と第一陽極２の間には、高電圧制御用コンピュータ３５で制御される高圧制御電源２０により電圧が印加され、所定のエミッション電流で一次電子線４が陰極１から引き出される。陰極１と第二陽極３の間には、高電圧制御用コンピュータ３５で制御される高圧制御電源２０により加速電圧が印加され、陰極１から放出された一次電子線４が加速されて後段のレンズ系に進行する。

次に電子光学系について説明する。

一次電子線４は、電子光学制御用コンピュータ３６で制御されるレンズ制御電源２１で制御された集束レンズ５で集束され、絞り板８で一次電子線の不要な領域が除去された後に、レンズ制御電源２２で制御された集束レンズ６、および対物レンズ制御電源２３で制御された対物レンズ７により、試料１０に微小スポットとして集束される。対物レンズ７は、インレンズ方式，アウトレンズ方式、およびシュノーケル方式（セミインレンズ方式）など、種々の形態をとることができる。また、試料に負の電圧を印加して一次電子線を減速させるリターディング方式も可能である。さらに、各々のレンズは、複数の電極で構成される静電型レンズで構成してもよい。

一次電子線４は、走査コイル制御電源２４によって制御される走査コイル９で試料１０上を二次元的に走査される。一次電子線の照射で試料１０から発生した二次電子等の二次信号１２は、対物レンズ７の上部に進行した後、二次信号分離用の直交電磁界発生装置１１により、一次電子と分離されて二次信号検出器１３に検出される。二次信号検出器１３で検出された信号は、信号増幅器１４で増幅された後、画像メモリ２５に転送されて像表示装置２６に試料像として表示される。

次に、試料観察視野の移動手段について説明する。

試料観察視野を移動する一つの手段として電気的視野移動装置による観察視野の移動が用いられる。

図１で、走査コイル９と同じ位置に２段の電気的視野移動装置３０が配置されており、試料１０上における一次電子線４の位置（観察視野）を二次元的に制御できる。電気的視野移動装置３０は、入力装置３１からの操作により制御される第１の電気的視野移動装置用電源２８と、本発明の観察視野移動用に制御される第２の電気的視野移動装置用電源２９が加算されて駆動できるようになっている。

電気的視野移動装置は電気的視野移動コイルに電流を流すように構成され、これにより発生する誘導磁界により１次電子線を偏向する。操作者の操作量を検知し相当分の電流を電気的視野移動コイルに電流を流す。偏向装置に流れる電流が目的の電流になるまでに必要な時間はコイルのインダクタンスと検出抵抗の抵抗値、および駆動回路の応答速度により決定され、その時間は操作者の入力に対して十分に速いので、その動作原理から機械的な遊びやねじれが存在しなく、数ナノオーダの距離の観察視野を滑らかに移動させることができる。電気的視野移動コイルによる観察視野の移動追従性はステージによる移動に比べて格段に良い。

しかしながら、その反面、光学的な条件や、電気的視野移動コイル自体に流せる電流の制約があり移動範囲が限られてしまうという条件がある。

次に試料ステージ駆動部による観察視野の移動について説明する。

図２は、試料ステージ駆動部の構成を示す図である。図２において試料ステージは、ステージ４０，モーター４１，エンコーダ４２，減速ギヤ４３，カップリング４４，送りねじ４５，メネジ４６，ガイド４７，リニアスケール４８により構成される。

ステージ４０は、試料を少なくとも一次電子線と垂直な面内の２方向（Ｘ方向，Ｙ方向）と垂直方向（Ｚ方向）と傾斜方向（Ｔ方向）に試料１０を移動することができ、ステージ制御用コンピュータ３７で制御されるステージ駆動装置３４で駆動する。入力装置３２からは、ユーザがステージの位置を操作することができる。

試料ステージ駆動部は、駆動源であるモーター４１が回転し、モーター４１の回転が最適な駆動力になるように減速ギヤ４３により伝達され、カップリング４４を介して送りねじ４５を回転し、送りねじ４５が回転することによってメネジ４６に直結したステージ４０をガイド４７に沿って移動させる。モーター４１の回転速度はエンコーダ４２により検出され、ステージ制御部は、精度良く試料ステージを移動するため、モーター４１の回転角をエンコーダ４２により検出して、モーター４１の回転速度をフィードバックしてＰＩ制御等が行われ駆動力が最適化される。

更に、高精度でステージの位置を検出する手段として、ステージの位置座標をリニアスケール４８で検出する方法が用いられ、リニアスケール４８はガラス基板に刻まれた微細なスケールを光電効果でＡ−Ｂ相の信号を出力し、位相補間回路を介することによって式１０ナノメータオーダの位置を高精度に検出することができる。

しかしながら、以下のような問題もある。

図２に示す構成のステージ駆動部において、モーター４１の回転角をエンコーダ４２により検出し、モーター４１の回転速度をフィードバックして制御する場合、エンコーダ４２切り替え点の信号変化に起因する非線形振動が生じて、サブミクロンオーダ以下の位置決めは難しいという問題がある。

また、リニアスケール４８からわかるステージの位置座標をフィードバックして制御する場合、モーター４１からリニアスケール４８までの間のフィードバックループの中には、試料ステージ部の機械的な構成に起因する減速ギヤ４３のバックラッシュやカップリング４４の遊び、送りねじ４５とメネジ４６間の遊びやガイド４７との駆動点の位置がしないことによるステージのねじれ等が含まれるので制御が不安定性になり、微小トルク，微小回転領域で精度良く円滑に制御することは難しい。

なお、図１のように、制御の中枢である高電圧制御用コンピュータ３５と電子光学制御用コンピュータ３６とステージ制御用コンピュータ３７はユーザーインターフェースで設定される観察条件に対して各制御部を制御することができ、互いに観察条件を通信で管理できるようになっている。

図３は、図１の走査型電子顕微鏡において観察視野の移動に関係する制御構成図で、ステージ制御部５０と、電子光学制御部５１によって構成されている。

試料ステージ制御部５０は、トラックボールやジョイスティック等の入力装置３２，操作量カウンタ５２，ステージ制御用コンピュータ３７，パルスタイマーモジュール５３，モータードライバ５４，駆動パルスカウンタ５５，モーター４１，リニアスケール５７，リニアスケール補間回路５８，リニアスケール位相検知部５９，リニアスケール信号カウンタ６０により構成される。

ステージ制御部は、ステージ制御用コンピュータ３７が入力装置３２から入力された操作量からステージの移動量と移動速度を計算しパルスタイマーモジュール５３にデータを設定する。設定データはステージ制御用コンピュータ３７がステージ制御部の内部座標として管理する。

パルスタイマーモジュール５３はステージの移動に必要なパルスを生成する。そのパルス数はステージ４０の移動量に相当する。例えば、パルスタイマーモジュール５３の生成したクロックの周波数が４００００ppsのときステージの速度２mm／ｓとなるように構成すると、１パルスで５０ｎｍの移動する見積もりになる。パルスタイマーモジュール５３により生成された駆動パルスはモータードライバ５４に入力され、モータードライバ５４はモーター４１を回転させてステージ４０を移動する。駆動パルスカウンタ５５により駆動パルスをカウントすることによって、単位時間当たりのステージ制御用コンピュータ３７の内部座標の変化を検出することができる。

一方、試料ステージにはリニアスケール５７が配置され、リニアスケール５７はガラス基板に刻まれた微細なスケールを光電効果で２マイクロメータピッチのＡ−Ｂ相出力信号を出力し、リニアスケール補間回路５８は、１０倍のＡ−Ｂ相方式の方形波に変換する。ステージ制御部のリニアスケール位相検知部５９により４逓倍方向分離を行い、リニアスケール信号カウンタ６０がカウントし、ステージ制御用コンピュータ３７はカウンタの１ＬＳＢを５０ナノメータに相当する信号として認識する。ガラス基板に刻まれたスケールの間隔が細かければ細かいほど補正に使用できる分解能を細かくすることができる。

上記モーター駆動により観察視野の移動を行う場合、図２に示した試料ステージ部の機械的な構成に起因する減速ギヤ４３のバックラッシュやカップリング４４の遊び，送りねじ４５とメネジ４６間の遊びやガイド４７との駆動点の位置がしないことによるステージのねじれ等があり、その精度は１マイクロメータ程度となってしまう。モーター４１の回転速度をエンコーダ４２によりフィードバックして制御しても、エンコーダ４２切り替え点の信号変化に起因する非線形振動が生じて、サブミクロンオーダ以下の位置決めは難しい。そこで、本実施例では、上述した試料ステージのモーター駆動中に、本来移動すべきであった単位時間当たりの移動量を随時計算し電気的視野移動装置により補正する。ステージ制御部は、パルスタイマーモジュールの出力クロック数に相当する移動距離と実際の移動距離を電子光学制御部に随時送信し、電子光学制御部５１はこの情報を元にステージ４０の移動に連動し補正に必要な移動量を計算し電気的視野移動装置３０を操作する。本実施例では電気的視野移動装置としてコイルを使用する例を示す。

電子光学制御部５１は、電気的視野移動コイル制御ＤＡＣ６１，観察視野補正ＤＡＣ６２にデータを設定し、電気的視野移動コイルドライバ６３により電気的視野移動コイル３０を駆動する。電子光学制御用コンピュータ３６はステージ制御部から受信するパルスタイマーモジュールのクロック数に相当する移動距離と実際の移動距離を比較し、補正に必要な移動量を導き、この量を移動するために必要な電気的視野移動コイル３０に流す電流を計算し、観察視野補正ＤＡＣ６２にデータを設定する。本実施例では、機械的な要因で不安定に移動されたステージの移動を補正するために電気的視野移動装置として電気的視野移動コイルを使用し、観察視野補正ＤＡＣ６２の出力と、電気的視野移動コイル制御ＤＡＣはドライバの前段で加算されるように構成しているので、従来の走査型電子顕微鏡のように入力装置３１から入力された信号を電子光学制御用コンピュータ３６が読み取り、各レンズ条件に合わせて電気的視野移動コイル３０に流す電流を制御することも可能であるが、上記電気的視野移動コイル３０による補正がなされることで、入力装置３２により観察視野をステージにより移動する場合の精度および操作に対する追従性も向上するので、入力装置３１による制御部を入力装置３２に統合し、入力装置３１のない装置構成とすることも可能である。

ステージの実際の移動距離は、レーザー干渉計等の測距装置やリニアスケールのエンコーダパルス等で知ることができる。

図１において、電子発生装置で生成された一次電子線４は、第１の集束レンズ５で１度クロスオーバを作ってから更に第２の集束レンズ６でクロスオーバを作り、走査コイル９により高速に偏向されるとともに対物レンズ７によって試料１０に焦点を結ぶ。

図６は、第２の集束レンズ６と対物レンズ７と電気的視野移動コイル３０の配置によって生じる光学条件の例を示す。試料１０に焦点を結ぶ電子線は電気的視野移動コイル３０によって偏向され、操作する像面位置が移動し観察視野が移動する。電気的視野移動コイルによる観察視野の移動量は、第２の集束レンズ６と対物レンズ７の配置とそれぞれのレンズに流す電流条件によって変化する。図６のような配置の走査型電子顕微鏡における電気的視野移動コイル３０による観察視野移動量は（式１）（式２）（式３）（式４）の計算により求められる。ここで、対物レンズの横倍率Ｍ，電気的視野移動コイルの感度θ_d，感度係数η，物面での移動量ｒ_o，像面での移動量ｒ_i，物面と対物レンズとの距離ａ，対物レンズと像面との距離ｂとする。

（数２）
θ_d＝η×Ｉ_d …（式２）

（数３）
ｒ₀＝θ_d×（ａ−Ｌ） …（式３）

（数４）
ｒ_i＝ｒ₀×Ｍ＝θ_d×(ａ−Ｌ)×Ｍ＝(η×Ｉ_d)×(ａ−Ｌ)×Ｍ …（式４）

例えば電気的視野移動コイル３０の感度係数が０.３mrad／Ａ、対物レンズ７から試料１０までの距離が５mm、物面までの距離が１５０mm、対物レンズから電気的視野移動コイルまでの距離が１００mmの条件の場合、観察視野の移動量を１０マイクロメータとするためには、０.１Ａを電気的視野移動コイルに流す必要がある。電子光学制御用コンピュータ３６は上記の計算により電気的視野移動コイル３０に流し補正を行うことができる。

図４により本実施例を実現するための観察視野補正アルゴリズムについてステップＳ１１〜Ｓ１８として順次説明する。

以下、電気的視野移動装置による補正移動量Ｗ_is，電気的視野移動装置による補正移動速度ｖ_is，パルスタイマーモジュールの出力パルス周波数に相当の移動速度ｖ_st，ステージの実移動速度ｖ_st′，単位時間Δｔ，初期座標ｘ₀、とする。

電子光学制御部の倍率およびレンズ条件をステージ制御部に送信する（Ｓ１１）。

ステージ制御部は、ジョイスティックやトラックボール等の入力装置の操作量を随時抽出する（Ｓ１２）。

ステージ制御部は、電子光学制御部より受信した光学倍率条件をステージ感度係数として、入力装置から抽出された操作量に対し、単位時間当たりのステージ移動量を決定しステージを駆動する（Ｓ１３）。

ステージ制御部はステージ座標をリニアスケールにより検出し、ステージの実座標位置および実移動速度を計算する（Ｓ１４）。

電子光学制御部は、パルスタイマーモジュールの出力パルス数に相当する移動量とステージの実際の移動量の比較を行う。比較の結果、本来移動するはずであった移動量に比べ実際の移動量が小さく、この差があらかじめ設定した閾値より大きくなった場合には、（Ｓ１６）に進み、差が閾値より小さかったときには（Ｓ１２）に戻る（Ｓ１５）。

上記比較の結果、本来移動するはずであった距離に対して足りない距離を電気的視野移動装置により移動する。このときの電気的視野移動装置による補正移動量Ｗ_isは（式５）になる（Ｓ１６）。

（数５）
Ｗ_is＝（ｖ_st(ｔ)−ｖ_st′(ｔ)）×Δｔ＝ｖ_is×Δｔ …（式５）

単位時間Δｔ秒後の観察視野の位置座標は（式６）のようになる。

（数６）
ｘ＝ｘ₀＋ｖ_st′(ｔ)×Δｔ＋Ｗ_is …（式６）

観察視野の移動完了となる。以上の処理をステージが動作する単位時間毎に行うことにより、操作者が入力する入力に対して追従性良く動作する観察視野を移動することができる（Ｓ１７）。

図５は、本実施例を適用した観察視野移動装置によって操作者がジョイスティックやトラックボール等の入力装置３２により観察視野の移動操作を行った例である。ステージ４０がパルスタイマーモジュールの出力パルス数に相当する移動距離で移動した場合の観察位置の変化と、実際のステージの移動軌跡，電気的視野移動装置による補正量，補正後の観察視野の移動軌跡が示されている。以下、時間を追って順次説明する。図５のｔ＝０〜ｂでは、ステージが初期座標ｘ₀から速度ｖ_st(ａ)，ｖ_st(ｂ)で移動したときの軌跡を示している。ｔ＝ｂのときの観察視野座標は（式７）のようになる。

（数７）
ｘ_b＝ｘ₀＋（ｖ_st(ａ)＋ｖ_st(ｂ)）×Δｔ …（式７）

図５のｔ＝ｂ〜ｃの時間帯は、ｔ＝ｂ以前までのステージがＸ軸のプラス方向に移動し続けていた履歴を持っているため、ステージの機械的構成に起因する減速ギヤのバックラッシュやカップリングの遊びが蓄積されていて、マイナス方向にモーターを回転してもこの蓄積を解消されるまではステージは動き出すことができない状態にあることを示している。そのため、モーターはステージを速度ｖ_st(ｃ)で移動しようとして相当分回転したが、実際のステージの移動速度は閾値よりも小さくほぼゼロとなった。（ｖ_st′(ｃ)＝０）この結果、ｔ＝ｃのときの観察視野座標は（式８）のようになる。

（数８）
ｘ_c＝ｘ_b＋（ｖ_st′(ｃ)＋ｖ_is）×Δｔ＝ｘ_b …（式８）

図５のｔ＝ｃ〜ｄの時間帯は、ｔ＝ｂ〜ｃの時間帯と同様に、モーターはステージを速度ｖ_st(ｄ)で移動しようとして相当分回転したが、ステージの実際の移動は行われなかった状態を示している。（ｖ_st′(ｄ)＝０）図２に示したアルゴリズムにより１単位時間前のｔ＝ｂ〜ｃの時間帯でステージ速度ｖ_st′(ｃ)が閾値以下であったので、電気的視野移動コイルによる補正移動速度ｖ_isは１単位時間前のｔ＝ｂ〜ｃで本来ステージ駆動されるはずであった速度ｖ_st(ｃ)に設定される。この結果、ｔ＝ｄのときの観察視野の位置座標は（式９）のようになる。

（数９）
ｘ_d＝ｘ_c＋（ｖ_st′(ｄ)＋ｖ_is）×Δｔ＝ｘ_c＋ｖ_st(ｃ)×Δｔ …（式９）

図５のｔ＝ｄ〜ｅの時間帯は、ステージは速度ｖ_st（ｅ）で移動しようとしたが、ｔ＝ｂ〜ｄの時間帯のモーターの回転により発生したステージ機構部のバックラッシュとカップリングの遊びによりステージが動き出さない状態を示している。１単位時間前のｔ＝ｃ〜ｄでステージ速度ｖ_st′が閾値以下であったので、電気的視野移動コイルによる補正移動速度ｖ_isは１単位時間前のｔ＝ｃ〜ｄの時間帯で本来ステージ駆動されるはずであった速度ｖ_stになり、その結果ｔ＝ｅのときの観察視野の位置座標は（式１０）のようになる。

（数１０）
ｘ_e＝ｘ_d＋(ｖ_st′(ｅ)＋ｖ_is)×Δｔ＝ｘ_d＋ｖ_st(ｄ)×Δｔ …（式１０）

図５のｔ＝ｅ〜ｆでは、入力装置からのステージの操作は停止し、１単位時間前の状態に対する補正のみが行われている状態を示す。その結果、観察視野の位置座標は（式１１）のようになる。

（数１１）
ｘ_f＝ｘ_e＋(ｖ_st′(ｆ)＋ｖ_is)×Δｔ＝ｘ_e＋ｖ_st(ｅ)×Δｔ …（式１１）

以上のように、本実施例によれば、電気的視野移動コイルによる補正の結果、到達目標位置と実到達位置の差はなくなり、補正なしの時に比べて設定された移動軌跡に近い観察視野移動軌跡となる。より追従性の良い観察視野移動のためには上記単位時間Δｔを１００ｍｓ程度に設定するのが望ましいが、荷電流視線装置により操作感度は異なるのでこの限りではない。

上記では、トラックボール等の入力装置３２により現在位置から相対的に観察視野を移動する例を示したが、ユーザーインターフェースＧＵＩより座標を指定して観察視野を移動させた場合に、電気的視野移動装置により補正することで絶対精度を向上することが可能である。

観察視野の位置座標を指定してステージ駆動により移動を行う場合、ステージ制御部はステージ移動速度を高速の一定速度に設定し目標監察位置の近くまで移動させ、近傍まで移動した後減速し、低速の一定速度で目標位置に近づけることでステージを停止した後の慣性でドリフトする量を最小限に抑えるように工夫されている。

上記の動作を図３に示した観察視野の移動に関係する構成図により説明する。

ステージ制御用コンピュータ３７はパルスタイマーモジュール５３に移動に必要なパルス数と周波数を送信し、パルスタイマーモジュール５３は、指定された周波数のパルスをドライバに出力しモーターを駆動する。目的座標に近くなった後、ステージ制御用コンピュータ３７はステージを低速で移動させるためパルスタイマーモジュール５３に低速移動用の周波数を送信し、パルスタイマーモジュール５３は低速移動用のパルスをドライバに出力しモーターを引き続き駆動する。パルスタイマーモジュール５３がコンピュータ３７より指定されたパルス数を出力した後、ステージ制御部はリニアスケール５７とリニアスケール補間回路５８と位相検知部５９による出力信号をカウンタ６０でカウントし、カウント値から実際の移動距離を計算する。電子光学制御部は、パルスタイマーモジュールの出力クロック数に相当する移動距離とリニアスケールから抽出した実際の移動距離を比較し、この差分を電気的視野移動装置により加算し補正する。上記によって、座標を指定して観察視野を移動させた場合にも観察視野を精度良く移動することができる。

また、入力装置３２による観察視野移動の場合には、入力装置３２により設定される移動速度は随時変化するため単位時間当たりの駆動量のずれを計算し補正を行うことで入力に対する追従性が向上させるように工夫しているが、座標を指定して観察視野を移動させる場合には上記のように一定速度でステージを移動させるので、ステージの駆動が停止してから電気的視野移動装置により補正を加えることで電子光学制御部の制御コンピュータに加わる負荷を低減させることも可能である。

また、上記では、観察視野の移動が入力されたときの動作について説明しているが、補正アルゴリズムにより、ステージ位置停止後のステージの機械的なドリフトを補正することも可能である。

操作者がステージ操作を行わないときにステージのドリフトが発生したときのドリフト補正の動作をアルゴリズムにより以下説明する。（Ｓ１２）により入力装置による操作量が抽出され、（Ｓ１３）によりステージの移動速度はゼロと設定される。（Ｓ１４）によりステージがドリフトした距離が検出される。この結果、ステージの移動しようとする移動量と移動後の移動量においてずれが生じる。（Ｓ１５）この結果、電気的視野移動装置による移動補正による補正が行われる。以上の動作の結果、ステージ停止時のステージのドリフト補正を行うことができる。

観察視野補正制御部の出力を電気的視野移動コイルに加算した場合、入力装置による操作によって電気的視野移動コイルに流した電流をＩ_d、補正のために電気的視野移動コイルに流した電流をＩ_d′とすると、電気的視野移動コイルによる観察視野の移動量は、入力装置による移動量と補正による移動量の和になるので、上記実施例による観察視野の補正量が加算されていくと、操作者が電気的視野移動コイルにより移動できる移動量が小さくなってしまうことがある。そこで、ステージが高速に移動される工程で、電気的視野移動コイル制御用データをステージの移動速度以下の速さで視野が移動する速度で中点に戻し、ステージの高速移動が終了するまでに電気的視野移動コイルに流す電流の制御ＤＡＣの値が中点にあるように制御する。こうすることよって、操作者に違和感なく観察視野補正用の電流幅を確保することが可能となる。

実施例１では、観察視野の補正量が蓄積されてしまった電気的視野移動コイルに流す電流の制御ＤＡＣの値を操作者に違和感なく中点に戻すように制御しているが、図７に示すように従来の観察視野移動手段である電気的視野移動コイル６４とは別に、第２の電気的視野移動コイル６５を電子光学制御部に追加し観察視野補正用の手段として制御することにより、従来の電気的視野移動コイルによる動作範囲に影響を与えずに観察視野補正を行うことが可能である。

実施例１において、観察視野の位置補正のために必要な単位時間の設定，補正速度，電気的視野移動コイル電流振幅の微調整，補正を行うか行わないかを決定する閾値を調整画面で設定可能にすることもできる。

本発明による走査型電子顕微鏡の概略図。 本発明による試料ステージの構成図。 本発明による観察視野の位置補正制御の構成例。 本発明による観察視野の位置移動補正の流れを示したフローチャート。 観察視野の移動補正を行った場合の操作者による入力に対する観察視野の軌跡。 電気的視野移動の移動距離の計算方法を示す図。 本発明による走査型電子顕微鏡の概略図。

符号の説明

１ 陰極
２ 第一陽極
３ 第二陽極
４ 一次電子線
５，６ 集束レンズ
７ 対物レンズ
８ 絞り板
９ 走査コイル
１０ 試料
１１ 直交電磁界発生装置
１２ 二次信号
１３ 二次信号検出器
１４ 信号増幅器
２０ 高圧制御電源
２１，２２ レンズ制御電源
２３ 対物レンズ制御電源
２４ 走査コイル制御電源
２５ 画像メモリ
２６ 像表示装置
２８ 第１の電気的視野移動装置用電源
２９ 第２の電気的視野移動装置用電源
３０ 電気的視野移動装置
３１，３２ 入力装置
３４ ステージ駆動装置
３５ 高電圧制御用コンピュータ
３６ 電子光学制御用コンピュータ
３７ ステージ制御用コンピュータ
４０ ステージ
４１ モーター
４２ エンコーダ
４３ 減速ギヤ
４４ カップリング
４５ 送りねじ
４６ メネジ
４７ ガイド
４８，５７ リニアスケール
５０ ステージ制御部
５１ 電子光学制御部
５２ 操作量カウンタ
５３ パルスタイマーモジュール
５４ モータードライバ
５５ 駆動パルスカウンタ
５８ リニアスケール補間回路
５９ リニアスケール位相検知部
６０ リニアスケール信号カウンタ
６１ 電気的視野移動コイル制御ＤＡＣ
６２ 観察視野補正ＤＡＣ
６３ 電気的視野移動コイルドライバ
６４ 電気的視野移動コイル
６５ 第２の電気的視野移動コイル

Claims (7)

1. 荷電粒子発生装置と、
   試料を設置するステージと、
   前記荷電粒子発生装置で発生した荷電粒子線を前記試料上に収束する収束装置と、
   前記荷電粒子線を偏向する電気的視野移動装置と、
   前記ステージを移動するステージ駆動装置と、
   前記ステージ駆動装置によるステージ移動距離を入力する入力装置と、
   前記ステージの位置を検知することで前記ステージの実際の移動距離を測定する手段と、所定の時刻における前記入力装置から入力された移動距離と前記実際の移動距離とのずれ量から、前記ずれ量を補正する前記荷電粒子線の偏向量を求める演算部と、を備え、
   前記電気的視野移動装置による荷電粒子線の前記偏向量の偏向を、前記所定の時刻後に行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記入力装置から入力された移動距離と実際の移動距離とのずれ量の測定を、所定の時間間隔ごとに行い、前記電気的視野移動装置による荷電粒子線の前記偏向量の偏向を、前記ずれ量の測定を行った時刻から前記時間間隔内に行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記入力装置から入力された移動距離と実際の移動距離とのずれ量の測定を前記荷電粒子線装置の特性および操作者の操作速度に応じた時間間隔ごとに行い、
   前記電気的視野移動装置による前記荷電粒子線の偏向を前記ずれ量の測定を行った時刻から前記時間間隔内に行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記荷電粒子線装置は第２の入力装置を備え、
   当該第２の入力装置からの入力量を前記電気的視野移動装置により移動することを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の荷電粒子線装置において、
   前記試料ステージ駆動装置によるステージ移動の際に、電気的視野移動装置制御用データを中点に戻し、前記電気的視野移動装置による前記荷電粒子線の偏向量を前記ステージ駆動装置によるステージ移動により補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記荷電粒子線装置は、前記電気的視野移動装置とは別に第２の電気的視野移動装置を有し、それぞれ独立して観察視野の移動補正を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 入力装置の操作量を抽出する工程と、
   前記操作量に対するステージの移動量を計算し前記ステージを駆動する工程と、
   前記ステージの単位時間あたりの駆動量に相当する移動量を計算する工程と、
   測距装置により実際のステージ位置座標を検出する工程と、
   前記駆動量に相当する移動量と前記ステージ位置座標を比較し位置ずれを検出する工程と、
   前記位置ずれを電気的視野移動装置で補正するために必要な移動量を計算し、前記電気的視野移動装置で前記移動量分の視野を移動する工程とを備える視野移動方法。

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