JP5183318B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
前記制御部は、試料に入射する前記一次荷電粒子線に対して、前記荷電粒子光学系を介して視差角に相当する左傾斜角と右傾斜角を設定して、試料上の1ライン単位で前記左傾斜角と右傾斜角の両方の走査制御を行うように前記一次荷電粒子線を制御する視差角走査制御手段と、この走査制御により前記検出手段から得られる二次荷電粒子検出信号に基づき左右の視差画像を取得する視差画像形成手段と、を有することを特徴とする。
前記制御部は、試料に入射する前記一次荷電粒子線に対して、前記荷電粒子光学系を介して視差角に相当する左傾斜角と右傾斜角を設定して、試料上の走査における奇数番目のラインのグループと偶数番目のラインのグループに対して、一方のグループのラインでは前記左傾斜角による走査を、他方のグループのラインでは前記右傾斜角による走査を行うように前記一次荷電粒子線を制御する視差角走査制御手段と、この走査制御により前記検出手段から得られる二次荷電粒子検出信号に基づき左右の視差画像を取得する視差画像形成手段と、を有することを特徴とする。
θi = k・Idef ...(1)
となる。ここで係数kは、偏向コイル上段に流す単位電流あたりの試料上ビーム傾斜角であり、角度感度(°/A)とおく。この係数kに、幾何的に求めた概算値又は実験から求めた実験値を使用して、左右のビーム振り出し角制御に対応させることで高精度にビームをコントロールすることが可能になる。
(A)コマ収差低減条件
収差補正レンズ(第3の集光レンズ)9のビーム傾斜角をθ1、ビーム集束角をα1、対物レンズ12のビーム傾斜角をθi、ビーム集束角をαiとする。ここで、(2)、(3)式のように基本関係式を定義する。
θ1=K・θi …(3)
ここで、Mαは対物レンズの角倍率であり、Kは比例定数である。(2)式は電子光学系における開き角の関係式である。
ここで、Csiは、対物レンズ12の球面収差、Mは、対物レンズ12の縮小率、Cs1は、収差補正レンズ9の球面収差である。
(5)式の括弧内を零とすると、(6)式のコマ収差低減条件が得られる。
(B)軸外色収差低減条件
次にクロスオーバー方式の電子光学系で発生する軸外色収差ΔWc1は、(7)式で表される。
ここで、Cciは、対物レンズの色収差、ΔVは、対物レンズ12における印加電圧Viの電圧変動及び収差補正レンズにおける印加電圧V1の電圧変動である。
(8)式の括弧内を零とすると、(9)式の軸外色収差低減条件が得られる。
上記(6)式及び(9)式より、コマ収差と軸外色収差の同時消し条件は、(10)式となる。
上記(10)式が成立するとき、対物レンズ12における傾斜角ビーム(一次電子線)が離軸によって発生したコマ収差と軸外色収差は同時に消す条件になっている。しかし、関係式が成り立つレンズ条件、レンズ構成、レンズ形状にすることが困難な場合、どちらか一方のみに重点を置いて分解能劣化を最小限に抑える設計も考慮して光学系を構成することになる。
すなわち、荷電粒子光学系の各レンズを通過する荷電粒子線のエネルギーに対応して決められた比率で光軸調整を行う。
Claims (14)
- 複数のレンズを含み1つの荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を集束して試料上で走査する荷電粒子光学系と、前記一次荷電粒子線の走査によって試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出手段と、前記複数のレンズを制御する制御部とを備え、前記検出手段の二次荷電粒子検出信号を用いて試料像を取得する荷電粒子線装置において、
前記制御部は、試料に入射する前記一次荷電粒子線に対して、前記荷電粒子光学系を介して視差角に相当する左傾斜角と右傾斜角を設定して、前記一次荷電粒子線により試料上を二次元的に走査する際に試料上の1ライン単位で前記左傾斜角と右傾斜角の両方の走査制御を行うように前記一次荷電粒子線を制御する視差角走査制御手段と、この走査制御により前記検出手段から得られる二次荷電粒子検出信号に基づき左右の視差画像を取得する視差画像形成手段と、を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
前記視差角走査制御手段は、試料上の走査における同一ライン上で、視差角に相当する左傾斜角による走査と右傾斜角による走査との2回の走査を行うように前記一次荷電粒子線を制御して、前記1ライン単位での視差角分に相当する左右の傾斜角の走査制御を実行する荷電粒子線装置。 - 複数のレンズを含み1つの荷電粒子源から放出される一次荷電粒子線を集束して試料上で走査する荷電粒子光学系と、前記一次荷電粒子線の走査によって試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出手段と、前記複数のレンズを制御する制御部とを備え、前記検出手段の二次荷電粒子検出信号を用いて試料像を取得する荷電粒子線装置において、
前記制御部は、試料に入射する前記一次荷電粒子線に対して、前記荷電粒子光学系を介して視差角に相当する左傾斜角と右傾斜角を設定して、前記一次荷電粒子線により試料上を二次元的に走査する際に試料上の走査における奇数番目のラインのグループと偶数番目のラインのグループに対して、一方のグループのラインでは前記左傾斜角による走査を、他方のグループのラインでは前記右傾斜角による走査を行うように前記一次荷電粒子線を制御する視差角走査制御手段と、この走査制御により前記検出手段から得られる二次荷電粒子検出信号に基づき左右の視差画像を取得する視差画像形成手段と、を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1又は2に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、観察倍率が任意に定めた所定の倍率以下の場合には、前記視差角走査制御手段を介して、前記荷電粒子線に対して前記視差角相当分の左右の傾斜角による走査制御を1ライン単位で実施して、前記視差画像形成手段により取得した前記左右の視差画像からリアルタイムの立体観察モードを、表示装置を介して実行し、
観察倍率が前記倍率を超える場合には、前記視差角相当分の左右の傾斜角による走査制御を実施しないで、通常の二次元観察モードの荷電粒子線走査制御を実施する観察モード切り替え機能を有する荷電粒子線装置。 - 請求項3に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、観察倍率が任意に定めた所定の倍率以下の場合には、前記視差角走査制御手段を介して、試料上の走査における奇数番目のラインのグループと偶数番目のラインのグループに対して、一方のグループのラインでは視差角の左傾斜角による走査を、他方のグループのラインでは視差角の右傾斜角による走査を行うように前記一次荷電粒子線を制御して、前記視差画像形成手段により取得した前記左右の視差画像からリアルタイムの立体観察モードを、表示装置を介して実行し、
観察倍率が前記倍率を超える場合には、前記視差角相当分の左右の傾斜角による走査制御を実施しないで、通常の二次元観察モードの荷電粒子線走査制御を実施する観察モード切り替え機能を有する荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子光学系における対物レンズよりも上段に、前記視差角分の荷電粒子線傾斜角の走査で生じる対物レンズの軸外収差を補正するための収差を生じさせる収差補正レンズが配置されている荷電粒子線装置。 - 請求項6記載の荷電粒子線装置において、
前記収差補正レンズは、前記制御部で予め決められた制御値に基づき動作させられて、前記視差角分の荷電粒子線傾斜角の走査で生じる対物レンズの軸外収差を実時間で相殺させるための収差を生じさせる荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
前記一次荷電粒子線の前記視差角に相当する左傾斜角ビームと右傾斜角ビームとを形成する手段として、試料上開き角と試料電流を決める絞りと、試料上で必要とする前記左傾斜角及び右傾斜角に対応した偏向角を形成する電磁コイルとを有する荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
前記視差角走査制御手段は、左右の視差画像を取得するために予め決められた制御値で、前記荷電粒子光学系の複数のレンズ及び前記視差角に相当する左傾斜角ビームと右傾斜角ビームとを形成するための複数の電磁コイルを連動させる荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし9のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子光学系の各レンズを通過する荷電粒子線のエネルギーに対応して決められた比率で光軸調整を行う調整手段を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし10のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
1Pa〜3000Paの低真空領域での試料像を観察するために、前記視差角に相当する左右の傾斜角に制御された荷電粒子線に影響しない位置に差動排気絞りが配置されている荷電粒子線装置。 - 請求項11記載の荷電粒子線装置において、
前記差動排気絞りは、前記荷電粒子系光学系の最終段レンズの主面近傍に配置され、且つ前記一次荷電粒子線を前記視差角分に相当する左右の傾斜角に制御する前記荷電粒子系光学系の軸から離れた範囲を含む楕円又は長円の絞り形状を有する荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし10のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
取得した左右の視差画像を視差バリア方式またはレンティキュラ方式により立体画像の実時間観察を可能にする液晶ディスプレイを備える荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし10のいずれか1項記載の荷電粒子線装置において、
取得した左右視差画像を一画面に同時表示させ、交差法や平行法による実時間立体観察やアナグリフ法を使った立体画像の実時間観察を可能にする液晶ディスプレイを備える荷電粒子線装置。
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