JPH08138600A - Charged particle optical system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、走査型電子顕微鏡、電
子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、電子線リソグラ
フィ装置等の電子ビームを使用する装置やイオンビーム
リソグラフィ装置等のイオンを使用する装置（すなわ
ち、荷電粒子を使用する装置）であって電場・磁場レン
ズを備えた装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus using an electron beam such as a scanning electron microscope, an electron beam microanalyzer (EPMA) and an electron beam lithography apparatus, and an apparatus using an ion such as an ion beam lithography apparatus (that is, , A device using charged particles), which is provided with an electric field / magnetic field lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えばＥＰＭＡ装置の電子走査系で得ら
れる電子ビームの径は、ほとんど、最終段にある対物レ
ンズの性能によって決定される。そして、最終的に得ら
れる電子ビームの直径ｄは近似的に次のように表わされ
る(R. F. W. Pease and W. C.Nixon; J. Sci. Instru
m., 42, 81-85(1965))。 ｄ2＝ｄ0 2＋ｄL 2＋ｄs 2＋ｄc 2 （１） 式（１）においてｄ0はガウス像径であり、試料電流値
ｉ、電子ビームの輝度Ｂ、ビーム開き角αと次の関係式
を満たしている。 ｉ＝Ｂ・π2・（ｄ0／２）2・α2 （２）2. Description of the Related Art The diameter of an electron beam obtained by, for example, an electronic scanning system of an EPMA device is almost determined by the performance of an objective lens at the final stage. The diameter d of the finally obtained electron beam is approximately expressed as follows (RFW Pease and WCNixon; J. Sci. Instru
m., 42, 81-85 (1965)). d 2 = d 0 2 + d L 2 + d s 2 + d c 2 (1) In the formula (1), d 0 is the Gaussian image diameter, and the sample current value i, the electron beam brightness B, the beam divergence angle α The relational expression is satisfied. i = B · π 2 · (d 0/2 ) 2 · α 2 (2)
【０００３】ｄLは回折による項であり、次のように表
わされる。 ｄL＝１．２２・（λ／α） （３） ここでλは電子の波長で、加速電圧Ｖ（volt単位）を用
いてλ＝１２．４／Ｖ1/2（単位はオングストローム）
で与えられる。ｄs及びｄcはそれぞれ対物レンズの球面
収差、色収差による項で、次式により与えられる。 ｄs＝（１／２）・Ｃs・α3 （４） ｄc＝Ｃc・（δＶ／Ｖ）・α （５） ここで、Ｃs及びＣcはそれぞれ球面収差係数及び色収差
係数と呼ばれる定数である。δＶは電子エネルギのばら
つきで、タングステン熱電子銃の場合、約１Ｖ程度であ
る。D L is a term due to diffraction and is expressed as follows. d L = 1.22 · (λ / α) (3) where λ is the wavelength of the electron and λ = 12.4 / V 1/2 (unit is Angstrom) using the acceleration voltage V (volt unit).
Given in. d s and d c are terms due to spherical aberration and chromatic aberration of the objective lens, respectively, and are given by the following equation. d s = (1/2) · Cs · α 3 (4) d c = Cc · (δV / V) · α (5) Here, Cs and Cc are constants, respectively called spherical aberration coefficient and the chromatic aberration coefficient . δV is a variation in electron energy, which is about 1 V in the case of a tungsten thermionic gun.
【０００４】以上の式を用いると、式（１）は次のよう
に書き直される。 ｄ2＝Ｐ／α2＋Ｃ・α6＋Ｑ・α2 （６） ここで、 Ｐ＝（４／π2）・（ｉ／Ｂ）＋（１．２２・λ）2 （７）−１ Ｃ＝（１／２）2・Ｃs2 （７）−２ Ｑ＝Ｃc2・（δＶ／Ｖ）2 （７）−３ である。Ｂ、Ｃs、Ｃcは定数であるため、Ｖ、δＶが一
定であるとすると、試料電流値ｉが与えられるとＰ、
Ｃ、Ｑは決定される。このとき、電子ビーム径ｄを最小
にする最適開き角αoptが存在する。式（６）より、こ
の最適開き角αoptは次のように与えられる。 αopt 4＝｛（Ｑ2＋１２・Ｃ・Ｐ）1/2−Ｑ｝／（６・Ｃ） （８） 式（７）、（８）の両式より、最適開き角αoptは試料
電流値ｉに依存しており、電流値ｉが大きいほど最適ビ
ーム開き角αoptは大きくなることがわかる。ｉが十分
大きいときは、式（８）より次の近似が成り立つ。 αopt＝ｋ・ｉ1/8 （９）Using the above equation, equation (1) can be rewritten as follows. d 2 = P / α 2 + C · α 6 + Q · α 2 (6) where P = (4 / π 2 ) · (i / B) + (1.22 · λ) 2 (7) -1 C = (1/2) 2 · Cs 2 (7) -2 Q = Cc 2 · (δV / V) 2 (7) -3. Since B, Cs, and Cc are constants, if V and δV are constant, P is given when the sample current value i is given.
C and Q are determined. At this time, there is an optimum opening angle α opt that minimizes the electron beam diameter d. From the equation (6), the optimum opening angle α opt is given as follows. α opt 4 = {(Q 2 + 12 · C · P) 1/2 −Q} / (6 · C) (8) From the expressions (7) and (8), the optimum opening angle α opt is the sample current. It depends on the value i, and it can be seen that the optimum beam divergence angle α opt increases as the current value i increases. When i is sufficiently large, the following approximation holds from equation (8). α opt = k · i 1/8 (9)
【０００５】ＥＰＭＡ装置における試料電流値は、ＳＥ
Ｍ（二次電子顕微鏡）モードでのｉ＝１０-11Ａから特
性Ｘ線検出（分析）モードでのｉ＝１０-6Ａ程度まで、
試料電流値をおよそ５桁の範囲にわたって変化させる必
要がある。このとき、式（９）より、最適ビーム開き角
αoptは４倍以上変化する。このため、ＥＰＭＡ装置に
おいて上記モードの切り換えを行なう際は、対物レンズ
におけるビーム開き角αを何らかの方法で変化させなけ
ればならない。The sample current value in the EPMA device is SE
From i = 10 −11 A in M (secondary electron microscope) mode to about i = 10 −6 A in characteristic X-ray detection (analysis) mode,
It is necessary to change the sample current value over a range of approximately 5 orders of magnitude. At this time, from the formula (9), the optimum beam divergence angle α opt changes four times or more. Therefore, when the mode is switched in the EPMA device, the beam divergence angle α in the objective lens must be changed by some method.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】対物レンズにおけるビ
ーム開き角を変化させるため、従来は図１（ａ）に示す
ように、クロスオーバ点３２の後の電子ビーム１３の径
の絞り量を変化させていた。具体的には図２に示すよう
に、径の異なる複数の開口２８を有するアパーチャ板２
１を移動させることにより、電子ビーム１３の絞り径を
変化させていた。In order to change the beam divergence angle in the objective lens, conventionally, as shown in FIG. 1A, the aperture amount of the electron beam 13 after the crossover point 32 is changed. Was there. Specifically, as shown in FIG. 2, the aperture plate 2 having a plurality of openings 28 having different diameters.
By moving 1 the aperture diameter of the electron beam 13 was changed.
【０００７】しかし、このようにアパーチャ板２１を機
械的に移動させる方法では、移動後に開口２８の中心を
正しく電子光学系の光軸３０に一致させるための調整作
業が必要となる。これは、もしこのような調整を行なわ
ず、開口２８の中心が電子光学系の光軸３０の中心から
ズレた状態で電子ビーム１３を照射すると、電子ビーム
のボケがひどくなり、像の分解能が低下するという問題
が生じるためである。このように、従来のＥＰＭＡ装置
ではＳＥＭ観察モードからＥＰＭＡ分析モードへの切り
換えや逆方向への切り換えが面倒であり、かつ、時間が
かかるという問題があった。However, in the method of mechanically moving the aperture plate 21 as described above, it is necessary to perform an adjusting operation for correctly aligning the center of the opening 28 with the optical axis 30 of the electron optical system after the movement. If the electron beam 13 is irradiated with the center of the aperture 28 displaced from the center of the optical axis 30 of the electron optical system without such adjustment, the blur of the electron beam becomes severe and the resolution of the image is reduced. This is because there is a problem of decrease. As described above, the conventional EPMA apparatus has a problem that switching from the SEM observation mode to the EPMA analysis mode and vice versa is troublesome and time-consuming.
【０００８】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、機械的な動きを伴うことなく、電
気的にビーム開き角を変更することのできる荷電粒子光
学系を提供するものである。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a charged particle optical system capable of electrically changing the beam divergence angle without involving mechanical movement. It is a thing.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、荷電粒子源で生成される荷電粒子
を電磁レンズであるコンデンサレンズにより収束してク
ロスオーバ点で一旦結像した後、更に同じく電磁レンズ
である対物レンズにより収束して所定位置にある最終結
像点に結像する荷電粒子光学系において、 a)クロスオーバ点以降であって対物レンズ以前に固定の
アパーチャを設けると共に、 b)コンデンサレンズを２段の独立な電磁レンズである第
１及び第２コンデンサレンズにより構成し、 c)両コンデンサレンズを制御することによりクロスオー
バ点を荷電粒子光学系の光軸上で移動させ、最終結像点
における荷電粒子ビームの開き角を変化させるコンデン
サレンズ制御部を設けた、ことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, is designed such that charged particles generated by a charged particle source are converged by a condenser lens, which is an electromagnetic lens, and once focused at a crossover point. Then, in the charged particle optical system in which the objective lens, which is also an electromagnetic lens, converges and forms an image at the final image forming point at a predetermined position, a) A fixed aperture is provided after the crossover point and before the objective lens. And b) the condenser lens is composed of the first and second condenser lenses which are two independent electromagnetic lenses, and c) the crossover point is on the optical axis of the charged particle optical system by controlling both condenser lenses. And a condenser lens control unit for changing the divergence angle of the charged particle beam at the final image forming point.
【００１０】[0010]
【作用】荷電粒子源で生成された荷電粒子のビームは、
第１及び第２コンデンサレンズにより収束され、クロス
オーバ点において一旦結像する。その後、荷電粒子は発
散するが、アパーチャにより所定の立体角に制限された
荷電粒子ビームのみが対物レンズにより再び収束され、
最終結像点に結像する。ここで、コンデンサレンズ制御
部は、第１及び第２コンデンサレンズを制御することに
より、図１（ｂ）に示すようにクロスオーバ点３２を荷
電粒子光学系の光軸（荷電粒子源と最終結像点３３とを
結ぶ直線）３０上で移動させるが、アパーチャ２１及び
最終結像点３３は固定されているため、クロスオーバ点
３２が光軸３０上で移動すると、（対物レンズ２５を適
切に調節することにより）荷電粒子ビーム１３は最終結
像点３３で結像すると共に、そこにおける荷電粒子ビー
ム１３の開き角αが変化する。本発明に係る荷電粒子光
学系では第１及び第２の２段の独立のコンデンサレンズ
を使用するため荷電粒子の収束に２個の自由度を持ち、
後に詳述するように、このクロスオーバ点３２の移動の
際に倍率を変化させることがない。[Function] The beam of charged particles generated by the charged particle source is
It is converged by the first and second condenser lenses, and an image is once formed at the crossover point. After that, the charged particles diverge, but only the charged particle beam limited to a predetermined solid angle by the aperture is refocused by the objective lens,
An image is formed at the final image formation point. Here, the condenser lens control unit controls the first and second condenser lenses to move the crossover point 32 to the optical axis of the charged particle optical system (final connection with the charged particle source as shown in FIG. 1B). Although the aperture 21 and the final image forming point 33 are fixed, when the crossover point 32 moves on the optical axis 30, the objective lens 25 is appropriately moved. The charged particle beam 13 is imaged at the final imaging point 33 (by adjustment) and the divergence angle α of the charged particle beam 13 there is changed. Since the charged particle optical system according to the present invention uses the first and second two-stage independent condenser lenses, it has two degrees of freedom for the convergence of the charged particles.
As will be described later in detail, the magnification is not changed when the crossover point 32 is moved.
【００１１】なお、荷電粒子ビーム１３は、クロスオー
バ点３２で結像する前に第１コンデンサレンズと第２コ
ンデンサレンズの間で一旦結像してもよいし、両コンデ
ンサレンズ間では結像することなく、クロスオーバ点３
２で初めて結像するようにしてもよい。The charged particle beam 13 may be imaged once between the first condenser lens and the second condenser lens before being imaged at the crossover point 32, or may be imaged between both condenser lenses. Without crossover point 3
The image may be formed for the first time in 2.
【００１２】[0012]
【実施例】本発明をＥＰＭＡ装置に適用した例を説明す
る。ＥＰＭＡ装置の電子光学系は図３に示すように、電
子銃１１、照射光学系１５、アパーチャ板２１、スキャ
ナ２２、対物レンズ２５等から構成されている。照射光
学系１５には第１コンデンサレンズ（ＣＬ1）１７及び
第２コンデンサレンズ（ＣＬ2）１８の２段のコンデン
サレンズが備えられている。なお、照射光学系１５には
その他に、上下のデフレクタ１６、２０及び非点補正コ
イル１９が含まれる。EXAMPLE An example in which the present invention is applied to an EPMA device will be described. As shown in FIG. 3, the electron optical system of the EPMA device includes an electron gun 11, an irradiation optical system 15, an aperture plate 21, a scanner 22, an objective lens 25, and the like. The irradiation optical system 15 is provided with a two-stage condenser lens including a first condenser lens (CL1) 17 and a second condenser lens (CL2) 18. The irradiation optical system 15 additionally includes upper and lower deflectors 16 and 20, and an astigmatism correction coil 19.
【００１３】電子銃１１のフィラメント１２で生成され
た電子ビーム１３は、第１及び第２コンデンサレンズ１
７、１８により収束され、一旦結像する。この結像点を
クロスオーバ点（ＣＯ）３２と呼ぶ。その後、電子ビー
ム１３は発散し、アパーチャ板２１の開口により制限さ
れた後、対物レンズ２５により再び収束されて試料２６
の表面に結像する。なお、上下のデフレクタ１６、２０
は電子ビーム１３の光軸３０からのズレを補正し、非点
補正コイル１９は非点収差を補正する。また、スキャナ
２２は電子ビーム１３を試料２６の表面で走査させるた
めのものである。The electron beam 13 generated by the filament 12 of the electron gun 11 has the first and second condenser lenses 1
It is converged by 7, 18 and forms an image once. This image formation point is called a crossover point (CO) 32. After that, the electron beam 13 diverges, is restricted by the aperture of the aperture plate 21, and then is converged again by the objective lens 25 to be sample 26.
Image on the surface of In addition, the upper and lower deflectors 16 and 20
Corrects the deviation of the electron beam 13 from the optical axis 30, and the astigmatism correction coil 19 corrects astigmatism. The scanner 22 is for scanning the surface of the sample 26 with the electron beam 13.
【００１４】電子源３１とクロスオーバ点３２との間の
光学系を模式的に図４に示す。固定電子源３１の結像点
であるクロスオーバ点（ＣＯ1、ＣＯ2）３２を光軸３０
上で移動させ、しかもその倍率をそれとは無関係に任意
に変化させるためには、少なくとも２つの自由度が必要
である。そこで、本実施例のＥＰＭＡ装置では、第１
（ＣＬ1）及び第２（ＣＬ2）の２個のコンデンサレンズ
１７、１８を直列に配置し、これらを独立に制御可能と
している。なお、これらのコンデンサレンズ１７、１８
は、磁気レンズ又はアインツェルレンズ等の電子を加減
速しないレンズを用いる。An optical system between the electron source 31 and the crossover point 32 is schematically shown in FIG. The crossover points (CO1, CO2) 32, which are the image formation points of the fixed electron source 31, are set to the optical axis 30.
At least two degrees of freedom are required to move up and to arbitrarily change its magnification independently of it. Therefore, in the EPMA device of this embodiment, the first
Two condenser lenses 17 and 18 of (CL1) and second (CL2) are arranged in series so that these can be controlled independently. In addition, these condenser lenses 17 and 18
Uses a lens that does not accelerate or decelerate electrons, such as a magnetic lens or an Einzel lens.
【００１５】図４において、第１コンデンサレンズ（Ｃ
Ｌ1）１７の焦点距離をｆ1、第２コンデンサレンズ（Ｃ
Ｌ2）１８の焦点距離をｆ2とする。また、電子源３１と
第１コンデンサレンズ（ＣＬ1）１７との間の距離を
ａ、第１コンデンサレンズ（ＣＬ1）１７と第２コンデ
ンサレンズ（ＣＬ2）１８との間の距離をＬ、第２コン
デンサレンズ（ＣＬ2）１８とクロスオーバ点（ＣＯ1、
ＣＯ2）３２ａ、３２ｂとの間の距離をｚ1、ｚ2とす
る。In FIG. 4, the first condenser lens (C
L1) 17 has a focal length of f1 and a second condenser lens (C
The focal length of L2) 18 is f2. Further, the distance between the electron source 31 and the first condenser lens (CL1) 17 is a, the distance between the first condenser lens (CL1) 17 and the second condenser lens (CL2) 18 is L, and the second condenser is Lens (CL2) 18 and crossover point (CO1,
The distances between the CO2) 32a and 32b are z1 and z2.
【００１６】いま、議論を簡単にするため、レンズは薄
肉レンズであるとする。最近のＥＰＭＡ装置に用いる磁
気レンズでは、ポールピースの径やギャップが小さく、
軸上磁場分布が狭い範囲に収まっているため、薄肉レン
ズは良い近似で成立する。レンズの１次特性のみを問題
にしているため、次の遷移行列がこのレンズ系の特性
（クロスオーバ点の位置ｚ、倍率Ｍ）を表わすのに必要
かつ十分である(MiklosSzilagyi; Electron and Ion Op
tics, p.178, Plenum Press, New York and London(198
8))。For simplicity of discussion, it is assumed that the lens is a thin lens. In magnetic lenses used in recent EPMA devices, the diameter and gap of the pole piece are small,
Since the on-axis magnetic field distribution is within a narrow range, the thin-walled lens is a good approximation. Since only the first-order characteristics of the lens are concerned, the following transition matrix is necessary and sufficient to represent the characteristics of this lens system (position z of crossover point, magnification M) (Miklos Szilagyi; Electron and Ion Op.
tics, p.178, Plenum Press, New York and London (198
8)).
【数１】 クロスオーバ点３２では遷移行列の（１，２）成分がゼ
ロになるはずであるから、式（１０）より、ｚは次のよ
うに計算される。[Equation 1] Since the (1,2) component of the transition matrix should be zero at the crossover point 32, z is calculated from the equation (10) as follows.
【数２】 また、このときのｚの値を（１，１）成分に代入するこ
とにより、倍率Ｍが次のように得られる。[Equation 2] Further, by substituting the value of z at this time into the (1,1) component, the magnification M is obtained as follows.
【数３】 (Equation 3)
【００１７】一例として、ａ＝１５６（mm）、Ｌ＝６５
（mm）としたとき、両コンデンサレンズ（ＣＬ1）１
７、（ＣＬ2）１８の焦点距離ｆ1、ｆ2の逆数１／ｆ1、
１／ｆ2の各種値に対してクロスオーバ点の位置ｚがど
のように変化するかを図５及び図６に示す。図５におい
ては、−２０≦ｚ≦１００（mm）の範囲で５（mm）間隔
の等高線を示している。図６は図５の１／ｆ1＜０．０
５の部分を拡大表示したものである。図５及び図６よ
り、１／ｆ1が０．０２５（１／mm）の点を境に、両コ
ンデンサレンズ（ＣＬ1）１７、（ＣＬ2）１８の動作モ
ードが変化していることがわかる。すなわち、１／ｆ1
＜０．０２５の場合は、図４の１３ｂで示すように第１
コンデンサレンズ（ＣＬ1）１７による実像が形成され
ず、直接クロスオーバ点（ＣＯ2）３２ｂで結像するの
に対し、１／ｆ1＞０．０２５の場合は、１３ａで示す
ように第１コンデンサレンズ（ＣＬ1）１７と第２コン
デンサレンズ（ＣＬ2）１８との間に一旦実像が形成さ
れ、この実像が第２コンデンサレンズ（ＣＬ2）１８に
よりクロスオーバ点（ＣＯ1）３２ａに再結像される。
以下、両コンデンサレンズ間で結像する場合をモード
１、結像しない場合をモード２と呼ぶ。As an example, a = 156 (mm), L = 65
(Mm), both condenser lenses (CL1) 1
7, the focal length f1 of (CL2) 18, the reciprocal 1 / f1 of f2,
5 and 6 show how the position z of the crossover point changes for various values of 1 / f2. In FIG. 5, contour lines at intervals of 5 (mm) are shown in the range of −20 ≦ z ≦ 100 (mm). FIG. 6 shows 1 / f1 <0.0 of FIG.
5 is an enlarged view of the portion 5. From FIGS. 5 and 6, it can be seen that the operation modes of both condenser lenses (CL1) 17 and (CL2) 18 change at the point where 1 / f1 is 0.025 (1 / mm). That is, 1 / f1
<0.025, as shown in 13b of FIG.
While a real image is not formed by the condenser lens (CL1) 17 and the image is formed directly at the crossover point (CO2) 32b, when 1 / f1> 0.025, the first condenser lens ( A real image is once formed between the CL1) 17 and the second condenser lens (CL2) 18, and this real image is re-imaged at the crossover point (CO1) 32a by the second condenser lens (CL2) 18.
Hereinafter, the case where an image is formed between both condenser lenses is called mode 1, and the case where no image is formed is called mode 2.
【００１８】本電子ビーム光学系の場合、図５及び図６
より、モード１及びモード２の場合とも、両コンデンサ
レンズの焦点距離ｆ1及びｆ2を調整することによりクロ
スオーバ点３２を移動させることができることがわか
る。In the case of the present electron beam optical system, FIGS.
It can be seen from the above that in both modes 1 and 2, the crossover point 32 can be moved by adjusting the focal lengths f1 and f2 of both condenser lenses.
【００１９】次に、式（１２）により、倍率Ｍの焦点距
離（１／ｆ1、１／ｆ2）依存性について同様に計算した
結果を図７及び図８に示す。これらの図において等高線
は、Ｍ＝−０．１，−０．０５，−０．０２，−０．０
１，−０．００５，−０．００２，−０．００１，０．
０１，０．０２，０．０５，０．１の各値について描い
た。これらの図より、モード１ではＭ＞０、モード２で
はＭ＜０となることがわかる。図５及び図６をこれらの
図と重ね合わせると、クロスオーバ点の位置ｚを一定に
保持した状態で、倍率Ｍをかなりの範囲で変化させるこ
とができることがわかる。すなわち本実施例のＥＰＭＡ
装置では、２段直列に配置したコンデンサレンズ１７、
１８を独立に制御し、それぞれの焦点距離ｆ1、ｆ2を適
切な値に設定することにより、試料２６表面における電
子ビーム１３の開き角αが試料電流値ｉに応じた最適開
き角αoptとなるようにクロスオーバ点３２を移動させ
ることができると同時に、倍率Ｍも自由に変化させるこ
とができる。Next, FIG. 7 and FIG. 8 show the results of the similar calculation of the dependence of the magnification M on the focal length (1 / f1, 1 / f2) by the equation (12). In these figures, the contour lines are M = -0.1, -0.05, -0.02, -0.0.
1, -0.005, -0.002, -0.001, 0.
It was drawn for each value of 01, 0.02, 0.05, 0.1. From these figures, it is understood that M> 0 in mode 1 and M <0 in mode 2. By superimposing FIGS. 5 and 6 on these figures, it can be seen that the magnification M can be changed in a considerable range while the position z of the crossover point is kept constant. That is, the EPMA of this embodiment
In the device, the condenser lens 17 arranged in two stages in series,
By controlling 18 independently and setting the focal lengths f1 and f2 to appropriate values, the opening angle α of the electron beam 13 on the surface of the sample 26 becomes the optimum opening angle α opt according to the sample current value i. Thus, the crossover point 32 can be moved, and at the same time, the magnification M can be freely changed.
【００２０】なお、ここでは電子ビームを使用するＥＰ
ＭＡ装置を例示したが、イオンを使用するビームリソグ
ラフィ装置についても本発明は同様に適用することがで
きる。Here, EP using an electron beam is used.
Although the MA apparatus is illustrated, the present invention can be similarly applied to a beam lithography apparatus using ions.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明に係る荷電粒子光学系では、荷電
粒子ビームの開き角を変化させる為にビーム絞りを変更
するのではなく、コンデンサレンズによりクロスオーバ
点の位置を変化させる。このため、機械的に動作する部
分がなく、中心軸調整等が不要となるため、開き角の変
更を極めて容易に行なうことができる。これにより、例
えばＥＰＭＡ装置では、ＳＥＭ（二次電子顕微鏡）モー
ドと特性Ｘ線検出（分析）モードとの間のモード切り換
えが容易かつ迅速となる。また、そのコンデンサレンズ
として、独立に制御可能な２段のコンデンサレンズを用
いているため、倍率とクロスオーバ点を独立に制御する
ことができる。In the charged particle optical system according to the present invention, the position of the crossover point is changed by the condenser lens instead of changing the beam aperture to change the divergence angle of the charged particle beam. For this reason, there is no mechanically operating portion, and there is no need to adjust the central axis or the like, so that the opening angle can be changed extremely easily. As a result, for example, in the EPMA apparatus, mode switching between the SEM (secondary electron microscope) mode and the characteristic X-ray detection (analysis) mode becomes easy and quick. Moreover, since the two-stage independently controllable condenser lens is used as the condenser lens, the magnification and the crossover point can be independently controlled.
【図１】 従来のビーム開き角調整方法（ａ）と本発明
によるビーム開き角調整方法（ｂ）の違いを説明する説
明図。FIG. 1 is an explanatory view illustrating a difference between a conventional beam divergence angle adjusting method (a) and a beam divergence angle adjusting method (b) according to the present invention.
【図２】 従来のビーム開き角調整の際に用いる可変開
口アパーチャ板の平面図。FIG. 2 is a plan view of a conventional variable aperture aperture plate used when adjusting the beam divergence angle.
【図３】 本発明の一実施例であるＥＰＭＡ装置の電子
光学系の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electron optical system of an EPMA device that is an embodiment of the present invention.
【図４】 実施例のＥＭＡ装置の電子光学系のクロスオ
ーバ点までの電子光学系の拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of an electron optical system up to a crossover point of the electron optical system of the EMA device of the embodiment.
【図５】 実施例の電子光学系で、両コンデンサレンズ
の焦点距離ｆ1、ｆ2を変化させたときのクロスオーバ点
の座標ｚの変化の様子を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing how the coordinate z of the crossover point changes when the focal lengths f1 and f2 of both condenser lenses are changed in the electron optical system of the embodiment.
【図６】 図５のグラフの１／ｆ1＜０．０５（１／m
m）の部分の拡大図。6] 1 / f1 <0.05 (1 / m of the graph of FIG.
An enlarged view of part m).
【図７】 実施例の電子光学系で、両コンデンサレンズ
の焦点距離ｆ1、ｆ2を変化させたときの倍率Ｍの変化の
様子を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing how the magnification M changes when the focal lengths f1 and f2 of both condenser lenses are changed in the electron optical system of the embodiment.
【図８】 図７のグラフの１／ｆ1＜０．０５（１／m
m）の部分の拡大図。FIG. 8: 1 / f1 <0.05 (1 / m of the graph of FIG.
An enlarged view of part m).
１１…電子銃 １２…フィラメント １３…荷電粒子ビーム １５…照射光学系 １６、２０…デフレクタ １７…第１コンデンサレンズ（ＣＬ1） １８…第２コンデンサレンズ（ＣＬ2） １９…非点補正コイル ２１…アパーチャ板 ２８…開口 ２２…スキャナ ２５…対物レンズ ２６…試料 ３０…光軸 ３１…荷電粒子源（電子源） ３２…クロスオーバ点 ３３…最終結像点 11 ... Electron gun 12 ... Filament 13 ... Charged particle beam 15 ... Irradiation optical system 16, 20 ... Deflector 17 ... First condenser lens (CL1) 18 ... Second condenser lens (CL2) 19 ... Astigmatism correction coil 21 ... Aperture plate 28 ... Aperture 22 ... Scanner 25 ... Objective lens 26 ... Sample 30 ... Optical axis 31 ... Charged particle source (electron source) 32 ... Crossover point 33 ... Final imaging point
Claims (1)
レンズであるコンデンサレンズにより収束してクロスオ
ーバ点で一旦結像した後、更に同じく電磁レンズである
対物レンズにより収束して所定位置にある最終結像点に
結像する荷電粒子光学系において、 a)クロスオーバ点以降であって対物レンズ以前に固定の
アパーチャを設けると共に、 b)コンデンサレンズを２段の独立な電磁レンズである第
１及び第２コンデンサレンズにより構成し、 c)両コンデンサレンズを独立に制御することによりクロ
スオーバ点を荷電粒子光学系の光軸上で移動させ、最終
結像点における荷電粒子ビームの開き角を変化させるコ
ンデンサレンズ制御部を設けた、ことを特徴とする荷電
粒子光学系。1. A charged particle generated by a charged particle source is converged by a condenser lens, which is an electromagnetic lens, and once focused at a crossover point, and then converged by an objective lens, which is also an electromagnetic lens, to a predetermined position. In a charged particle optical system that forms an image at a final image formation point, a) a fixed aperture is provided after the crossover point and before the objective lens, and b) a condenser lens is a two-stage independent electromagnetic lens. It is composed of the first and second condenser lenses, and c) the crossover point is moved on the optical axis of the charged particle optical system by controlling both condenser lenses independently, and the divergence angle of the charged particle beam at the final image forming point is changed. A charged particle optical system characterized in that a condenser lens control unit for changing is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295912A JPH08138600A (en) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | Charged particle optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295912A JPH08138600A (en) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | Charged particle optical system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138600A true JPH08138600A (en) | 1996-05-31 |
Family
ID=17826756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6295912A Pending JPH08138600A (en) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | Charged particle optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08138600A (en) |
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