WO2014199709A1 - 荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法 - Google Patents

荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法 Download PDF

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particle beam
objective
adjustment
adjusted
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訓志 重藤
佐藤　貢
齋藤　勉
幸太郎 細谷
良浩 高鉾
安藤　徹
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J37/261—Details
    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
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    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus and a method for adjusting the charged particle beam apparatus, which are suitable for correcting a deviation of the optical axis of a charged particle optical system and stably obtaining a high resolution image.
  • a charged particle beam apparatus typified by a scanning electron microscope scans a desired region (field of view) on a sample with a charged particle beam, and records a charged particle signal emitted from the scanning region corresponding to a scanning position. Thus, the observation place is imaged.
  • a scanning electron microscope has many parameters that can be freely set, such as an acceleration voltage, a probe current, a distance between an objective lens and a sample, and a signal detector, and this causes a complicated impression.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 as prior art documents related to the present invention. Both documents also relate to automatic adjustment of charged particle beam devices.
  • Patent Document 2 relates to automatic adjustment that adjusts the optical axis to the center of the objective aperture in addition to the contents of Patent Document 1.
  • the inventor of the present application has earnestly studied to correct an optical axis shift of a highly versatile charged particle beam apparatus by an operator having little experience, and as a result, the following knowledge has been obtained.
  • Patent Documents 1 and 2 In an inspection apparatus or a measurement apparatus that targets only a specific sample, if the techniques of Patent Documents 1 and 2 are used, the possibility of failure in automatic adjustment is extremely small. However, it is possible to observe various observation samples, and in general-purpose charged particle beam equipment that covers a wide range of target observation samples, the adjustment conditions are complicated, so automatic adjustment may fail due to the observation samples. There is sex.
  • Manual adjustment is required if automatic adjustment fails. If automatic adjustment fails and manual adjustment is eventually required, it is considered that there will be many operators who perform manual adjustment without using the automatic adjustment function from the beginning.
  • the operator may continue to observe without noticing the lack of adjustment and may be dissatisfied with the performance of the device.
  • the scanning electron microscope is becoming a special device that is used only by a limited number of people, and since the base of the operator is expanding, it is expected that the operator's expectation for technical acquisition will be difficult.
  • an experienced person manually adjusts the charged particle beam irradiation conditions and registers the conditions.
  • a shallow operator may call up and use a registered value.
  • the objective aperture that determines the irradiation current to the sample is generally movable, and the position of the objective aperture is changed on a daily basis by the operator. Therefore, it is difficult to pre-register the position of the objective aperture. For this reason, it is difficult to determine whether the objective focus position when the expert manually adjusts and the current objective focus position are the same, and if the position of the objective focus is not the same as the adjusted position, the registered condition Adjustment values are meaningless and require readjustment.
  • the Z coordinate of the sample stage can be freely set, and even when the Z coordinate when the expert manually adjusts and the current Z coordinate are different, readjustment is necessary. .
  • An object of the present invention is to provide a highly versatile charged particle beam apparatus having parameters related to irradiation conditions of a primary charged particle beam that is difficult to pre-register for a wide range of observation samples, even for an operator with little experience. It relates to enabling easy and accurate operation to obtain a high resolution image.
  • the charged particle beam apparatus of the present invention includes, for example, a charged particle source, a focusing lens for focusing a primary charged particle beam emitted from the charged particle source, and an objective for focusing the primary charged particle beam on a sample.
  • An image display unit that performs image processing on the secondary signal detected by the detector and displays the processed image, a storage unit that stores a plurality of irradiation conditions of the primary charged particle beam, and an operation control unit are provided.
  • the operation control unit selects the irradiation condition, determines whether or not the arranged objective is suitable for the selected irradiation condition, and if the objective is not suitable, the image display indicates that the objective is not suitable. If the objective squeezing is suitable for the selected irradiation condition, perform pre-adjustment to adjust the primary charged particle beam so that it matches the selected irradiation condition, and the result of the execution will be displayed.
  • the charged particle beam apparatus adjustment method of the present invention stores, for example, a plurality of irradiation conditions for primary charged particle beam irradiation in the charged particle beam apparatus in the storage unit, and a plurality of irradiation conditions stored in the storage unit. Is selected, and it is determined whether or not the arranged objective is suitable for the selected irradiation condition. If the objective is not suitable, the fact that it is not suitable is displayed on the image display unit, and the objective Is adapted to the selected irradiation condition, pre-adjustment is performed to adjust the primary charged particle beam so as to match the selected irradiation condition, and the result of the execution is stored in advance as the parameter for the irradiation condition.
  • a plurality of irradiation conditions for primary charged particle beam irradiation in the charged particle beam apparatus in the storage unit
  • a plurality of irradiation conditions stored in the storage unit Is selected, and it is determined whether or not the arranged objective is suitable for the selected
  • a charged particle beam apparatus capable of acquiring a high-resolution image and a method for adjusting the charged particle beam apparatus can be realized.
  • a charged particle source a focusing lens for focusing a primary charged particle beam emitted from the charged particle source, an objective lens for focusing the primary charged particle beam on a sample, and a charged particle source from the objective lens
  • a movable objective lens having a plurality of objective lenses arranged on the side, a detector for detecting a secondary signal generated from the sample by irradiation of the primary charged particle beam, and a secondary signal detected by the detector are image-processed.
  • An image display unit that displays the processed image, a storage unit that stores a plurality of irradiation conditions of the primary charged particle beam, and whether the irradiation condition is selected, and whether the arranged object aperture matches the selected irradiation condition If the objective is not suitable, the fact that it is not suitable is displayed on the image display unit. If the objective is suitable for the selected irradiation condition, the selected irradiation condition is met. Run the preconditioning for adjusting the primary charged particle beam urchin, an operation control unit to be stored in advance in the storage unit the results of running as according to the irradiation conditions parameter, discloses a charged particle beam device comprising a.
  • a plurality of irradiation conditions for primary charged particle beam irradiation of the charged particle beam apparatus are stored in the storage unit, a plurality of irradiation conditions stored in the storage unit are selected, and the arranged object squeeze It is determined whether or not the selected irradiation condition is met. If the objective is not suitable, the fact that it is not suitable is displayed on the image display unit, and if the objective is suitable for the selected irradiation condition, it is selected.
  • An adjustment method for a charged particle beam apparatus in which a pre-adjustment for adjusting a primary charged particle beam so as to conform to the irradiation condition is executed, and the execution result is stored in advance in a storage unit as a parameter relating to the irradiation condition.
  • the operation control unit causes the image display unit to display and select a plurality of irradiation conditions stored in the storage unit, and among the plurality of object squeezes, the arranged objective squeeze is the image display unit.
  • the selected irradiation conditions are met. If the objective does not fit, display that it does not fit on the image display unit, and if the objective is fitted to the selected irradiation conditions.
  • the primary charged particle beam is adjusted so as to meet the predetermined adjustment reference irradiation conditions, and the image for adjusting the central axis of the primary charged particle beam is displayed on the image display unit, and the position of the objective focus is adjusted.
  • the central axis of the primary charged particle beam is adjusted, the primary charged particle beam is adjusted so as to meet the irradiation condition selected via the image display unit.
  • the pre-adjusted irradiation conditions can be obtained using a dedicated sample.
  • a sample stage that supports and moves the sample is provided, and the irradiation condition includes the position of the sample on the sample stage, and a plurality of sample stage positions can be set. Further, it is disclosed that the sample is supported and moved by the sample stage, and the irradiation condition includes the position of the sample on the sample stage, and a plurality of sample stage positions can be set.
  • the operation control unit determines whether it is necessary to execute the pre-adjustment again.
  • the pre-adjustment needs to be executed again, the necessity for executing the pre-adjustment is displayed on the display unit.
  • the operation control unit adjusts whether or not the position of the objective aperture needs to be adjusted and the position of the objective aperture is within the allowable range when the objective aperture meets the selected irradiation condition. It is disclosed that it is determined whether or not.
  • a sample stage that supports and moves the sample is provided, and the operation control unit determines whether or not the dedicated sample is set on the sample stage. Further, it is disclosed that the sample is supported and moved by the sample stage and it is determined whether or not the dedicated sample is set on the sample stage.
  • the operation control unit periodically performs advance adjustment, determines whether or not the charged particle beam apparatus needs to be maintained based on the adjustment value obtained by the executed advance adjustment, and requires maintenance. When it is determined that there is, it is disclosed that the display unit displays that maintenance is necessary.
  • a scanning electron microscope Scanning Electron Microscope: SEM
  • SEM Sccanning Electron Microscope: SEM
  • the present invention can also be applied to a focused ion beam (FocusedocIon Beam) apparatus that irradiates a sample with an ion beam emitted from a liquid metal ion source or a gas ion source.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a scanning electron microscope apparatus to which the present invention is applied.
  • the inside of the broken line shows the configuration in the scanning electron microscope column 100, and the primary electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is converged by the first focusing lens 3, the second focusing lens 7 and the objective lens 12, and the upper stage. Scanning is performed on the sample 13 by the deflection coil 10 and the lower deflection coil 11. Signal electrons generated from the sample 13 are detected by the detector 14 and supplied to the computer (operation control unit) 41 via the detection signal control circuit 31. Then, a signal recorded corresponding to the scanning position is displayed on the image display device 42.
  • the sample 13 is set on the sample stage 15 via a holder (not shown) and can be moved in the Z direction (the optical axis direction of the primary electron beam 2) by the sample stage 15. A plurality of Z stage positions of the sample stage 15 can be set.
  • the primary electron beam 2 irradiated on the sample 13 is limited by the movable objective aperture 6.
  • the movable objective aperture 6 has a structure in which a plurality of objective apertures (openings) having different sizes can be used by switching them. Each objective mark is assigned a number, and it is possible to determine the number of the objective mark being used by detecting the position of the objective mark with the sensor 25 by the apparatus. In addition, you may distinguish an objective squeeze not by a number but by an alphabet or a name (use).
  • the movable objective lens 6 not only switches and uses a plurality of objective lenses, but also has a function of adjusting the position of the objective lens in the horizontal direction (the direction in the plane perpendicular to the optical axis of the primary electron beam). .
  • the setting of the electron beam irradiation conditions is not set individually, but is selected from a list of electron beam irradiation conditions combining the individual parameters.
  • the individual parameters are the acceleration voltage of the primary electron beam 2, the current of the primary electron beam 2 irradiated on the sample 13, the scanning method of the primary electron beam 2 on the sample 13, and the movable objective 6. It is a squeezing number.
  • the Z coordinate of the sample stage 15 is also one of the parameters constituting the electron beam irradiation conditions, and a specific value is set for each electron beam irradiation condition.
  • the combination of irradiation conditions can be arbitrarily set by the operator.
  • Reference numeral 21 denotes a high voltage control circuit
  • 22 denotes a first focusing lens control circuit
  • 23 denotes a beam center axis adjustment aligner control circuit
  • 24 denotes a beam center axis adjustment deflector control circuit
  • 26 denotes a second focusing lens control circuit.
  • 27 is an astigmatism control circuit
  • 28 is an aligner control circuit
  • 29 is a deflector control circuit
  • 30 is an objective lens control circuit
  • 32 is a sample stage drive control circuit
  • 44 is a manual operation panel.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a user interface (UI) for selecting irradiation conditions.
  • the screen shown in FIG. 2 is displayed on the image display device 42.
  • the operator selects one of the irradiation conditions 1 to 5 and presses the set button 42a to set the irradiation conditions.
  • FIG. 2 shows a state where the irradiation condition 2 is selected.
  • the cancel button 42b When the cancel button 42b is pressed, the current irradiation condition is held. For the irradiation conditions listed on the image display device 42, necessary adjustments are automatically executed in advance, and adjustment values are registered in the storage device 43. When the irradiation conditions shown in FIG. 2 are set, by pressing the set button 42a, the adjustment value pre-registered in the storage device 43 is called and the value is set.
  • Beam center axis adjustment aligner 4 is used to adjust the center of the movable objective aperture 6 so that the primary electron beam 2 passes.
  • the beam center axis adjusting deflector 5 scans the primary electron beam 2 on the movable objective aperture 6 to obtain a cross-sectional image of the primary electron beam 2 on the movable objective aperture 6.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a beam center axis adjustment image.
  • 4A is an example of an image before adjustment
  • FIG. 4B is an example of an image after adjustment.
  • the image shown in FIG. 4 is generated by the secondary signal generated when the primary electron beam 2 that has passed through the movable objective aperture 6 hits the sample 13 and is displayed on the screen of the image display device 42.
  • the center (scanning center) of the entire image for adjusting the beam center axis is the center of the primary electron beam 2, and the objective lens 6 exists at a white circular position.
  • Adjustment 2 Adjustment of optical axis deviation with respect to objective lens The excitation current of the objective lens 12 is periodically changed, and the primary electron beam 2 is adjusted using the aligner 9 so as to minimize the movement of the image at this time.
  • Adjustment 4 Image movement correction during astigmatism correction
  • the aligner 9 adjusts so that the visual field moved in conjunction with the operation of the astigmatism corrector 8 can be canceled.
  • Adjustments 5 and 6 are items that can be easily adjusted even by beginners, and thus are not registered, but may be registered.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a UI for starting advance automatic adjustment.
  • the screen shown in FIG. 3 is displayed on the image display device 42.
  • advance adjustment is automatically executed for all the irradiation conditions 1 to 5 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an operation flowchart for pre-adjustment.
  • the operator's work and the operation of the scanning electron microscope apparatus (command operation of the computer 41) are shown separately on the right and left sides.
  • step 102 the aperture number of the movable objective aperture 6 that is currently used corresponds to the irradiation condition to be adjusted. It is determined whether it is appropriate.
  • step 102 When it is determined in step 102 that an inappropriate number is selected, an instruction to change to a recommended number is displayed on the image display device 42 as shown in FIG. 6 (step 103). The operator changes the number of the objective aperture 6 using the image display device 42 in accordance with the instruction displayed on the image (step 104).
  • the scanning electron microscope apparatus sets the apparatus to the irradiation condition that serves as a reference for adjusting the position of the movable objective aperture 6 (step 105). Then, after an image for beam center axis adjustment is displayed on the image display device 42, as shown in FIG. 7, an instruction to adjust the position of the movable objective aperture 6 is displayed (step 106).
  • irradiation conditions there may be a plurality of reference irradiation conditions. Moreover, irradiation conditions other than the list of irradiation conditions shown in FIG. 2 may be used.
  • the operator adjusts the position of the movable objective aperture 6 so that the circular image (similar to FIG. 4) displayed on the screen is at the center of the screen (step 107). Whether or not the position adjustment of the movable objective aperture 6 is necessary can be automatically determined by the scanning electron microscope apparatus from the position of the white circle in FIG. In the adjustment 1 described above, the primary electron beam 2 is adjusted to the center of the movable objective aperture 6. However, in the adjustment of the aperture position in step 107, the center of the movable objective aperture 6 is adjusted to the center of the primary electron beam 2.
  • step 108 the scanning electron microscope apparatus automatically sets one of the irradiation conditions registered (the irradiation condition to be used) automatically.
  • the operation of executing the adjustment and registering the result (adjustment value suitable for the irradiation condition) is repeated for a series of irradiation conditions registered in advance (step 109).
  • the scanning electron microscope apparatus By providing a reference for adjusting the position of the aperture, it is possible to adjust the aperture 6 again to the same position even if the position of the objective aperture 6 is shifted for some reason after the adjustment is completed. It is also possible for the scanning electron microscope apparatus to automatically determine whether or not the movable objective aperture 6 has been adjusted normally, and if it has not been adjusted, a message to be adjusted again can be issued.
  • a dedicated sample is used for automatic adjustment in advance. This is to prevent failure of automatic adjustment.
  • a dedicated sample is prepared having a random structure when observed at a target observation magnification.
  • “adjustment dedicated sample” is selected from the sample stage setting screen (screen of the image display device 42) shown in FIG.
  • the above-described example is an example in which the objective aperture 6 is manually adjusted, but pre-adjustment is possible even when the objective aperture can be electrically controlled.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a pre-adjustment operation flowchart in the case where the movable objective aperture 6 can be electrically controlled. Note that the flowchart shown in FIG. 9 is also divided into left and right so that the operator's work and the operation of the scanning electron microscope apparatus can be distinguished, similarly to the flowchart shown in FIG.
  • step 200 when the operator presses the automatic adjustment execution button (start button 42c in FIG. 3) (step 200), the apparatus determines whether the number of the movable objective aperture 6 currently used is appropriate (step 201). . If an inappropriate number is selected in step 201, it is automatically changed to a recommended number (step 202).
  • the scanning electron microscope apparatus After changing the squeezing number in step 202, the scanning electron microscope apparatus reproduces the squeezing position stored in the storage device 43 in advance (step 203).
  • the scanning electron microscope apparatus sets one of the irradiation conditions registered beforehand in the storage device 43 (irradiation conditions to be used), performs automatic adjustment, and registers the result into a series of previously registered irradiation conditions. The process is repeated (step 204).
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an operation flowchart during normal use of the scanning electron microscope apparatus. Note that the flowchart shown in FIG. 10 is also divided into left and right so that the operator's work and the operation of the scanning electron microscope apparatus can be distinguished, similarly to the flowcharts shown in FIGS.
  • the scanning electron microscope apparatus determines whether or not the number of the current objective aperture 6 is appropriate for the selected irradiation condition. Is determined (step 301). If the objective number is not appropriate, an instruction to change to the recommended objective number is issued as in the screen display shown in FIG. 6 (step 302). The operator changes the objective number according to the instruction (step 303).
  • the scanning electron microscope apparatus automatically sets the irradiation condition as a reference for adjusting the position of the movable objective aperture 6 (step 304), and an image for adjusting the beam center axis (see FIG. 4). After displaying the same image as shown, an instruction to adjust the position of the movable objective aperture 6 is issued (step 305). It is also possible for the apparatus to automatically determine whether or not the position adjustment of the movable objective aperture 6 is necessary.
  • the operator adjusts the position of the movable objective aperture 6 so that the circular image displayed on the screen is at the center of the screen (step 306).
  • the position of the aperture By providing a reference for adjusting the position of the aperture, it is possible to adjust the objective aperture 6 to the same position as at the time of adjustment.
  • the operator depresses the objective focusing position adjustment end confirmation button (OK button 42e in FIG. 7) (step 307), the irradiation condition actually used and selected by the operator is set (step 308).
  • As the adjustment value a pre-adjusted registered one is called and set (309).
  • the apparatus can automatically determine whether or not the movable objective aperture 6 has been adjusted normally, and if it has not been adjusted, a message for instructing the adjustment can be issued again.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an operation flowchart during normal use when the movable objective aperture 6 can be electrically controlled. Note that the flowchart shown in FIG. 11 is also divided into left and right so that the operator's work and the operation of the scanning electron microscope apparatus can be distinguished, similarly to the flowcharts shown in FIG. 5, FIG. 9, and FIG. Yes.
  • the scanning electron microscope apparatus determines whether or not the current number of the objective aperture 6 is appropriate (step 401). If the number of the objective aperture 6 is not appropriate, an instruction to change the number to the recommended aperture 6 is issued on the screen shown in FIG. The operator changes the squeezing number according to the instruction (step 402).
  • the scanning electron microscope apparatus After changing the squeeze number, the scanning electron microscope apparatus reproduces the position of the objective squeeze 6 stored in the storage device 43 in advance (step 403).
  • the irradiation conditions selected by the operator are set (step 404).
  • As the adjustment value a pre-adjusted registered value is called and set (step 405).
  • FIG. 12 is an example of a screen that displays the recommendation for performing the pre-adjustment (display screen for the necessity of performing pre-adjustment).
  • the screen shown in FIG. 12 is displayed on the screen of the image display device 42.
  • the adjustment values that are periodically executed and recorded are recorded in the storage device 43 as a log.
  • FIG. 13 is an example of a screen that displays that maintenance is required. The screen shown in FIG. 13 is displayed on the screen of the image display device 42.
  • the suitability of the objective squeezing is judged and the result is displayed, and the irradiating condition when using a suitable squeezing is used.
  • an instruction for adjusting the objective is displayed to the operator, an image for adjusting the objective is displayed, and the adjustment result is registered after the position of the objective is adjusted.
  • the scanning electron microscope apparatus is automatically adjusted so that the irradiation conditions are the reference for adjustment, and then an instruction for adjusting the objective lens is given to the operator. Is displayed, and after adjusting the position of the objective aperture, the scanning electron microscope apparatus is automatically adjusted so that the previously selected irradiation condition is satisfied.
  • a highly versatile charged particle beam system with a wide range of observation sample types and parameters that are difficult to pre-register, such as the adjustment position of the objective aperture, can be operated easily and accurately even by inexperienced operators.
  • a high resolution image can be acquired.
  • the above-described example is an example in the case of applying the adjustment related to the adjustment of the movable objective aperture.
  • the adjustment request is displayed to the operator for the adjustment of the Z coordinate of the sample stage as in the case of the movable objective aperture. It is also possible to display the adjustment image so that the adjustment can be appropriately performed.
  • Electron gun 2 ... Primary electron beam, 3 ... First convergent lens, 4 ... Beam center axis adjustment aligner, 5 ... Beam center axis adjustment deflector, 6 ... -Movable objective lens, 7 ... second focusing lens, 8 ... astigmatism corrector, 9 ... aligner, 10 ... upper deflector, 11 ... lower deflector, 12 ... objective Lens ... 13 ... Sample, 14 ... Detector, 15 ... Sample stage, 21 ... High voltage control circuit, 22 ... First focusing lens control circuit, 23 ... Beam center axis adjustment Aligner control circuit, 24 ... deflector control circuit for beam center axis adjustment, 25 ...
  • movable objective aperture use number discrimination sensor 26 ... second focusing lens control circuit, 27 ... astigmatism corrector Control circuit, 28 ... aligner control circuit, 29 ... deflector control circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Objective lens control circuit, 31 ... Detection signal control circuit, 32 ... Sample stage drive control circuit, 41 ... Computer, 42 ... Image display device, 43 ... Storage device, 44 ... Manual operation panel, 100 ... Scanning electron microscope column

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

汎用性の高い荷電粒子線装置において、経験の少ない操作者でも、容易かつ正確に操作して、高分解能像を取得できるようにする。対物レンズ（１２）より荷電粒子源（１）側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼり（６）と、一次荷電粒子線（２）の複数の照射条件を記憶する記憶部（４３）と、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、適合しない場合は、適合しないことを画像表示部（４２）に表示し、適合する場合は、選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線（２）を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件に係るパラメータとして予め記憶部（４３）に記憶させる動作制御部（４１）とを備える。

Description

荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法
　本発明は、荷電粒子光学系の光軸のずれを補正して、高分解能像を安定に得るのに好適な荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法に関する。
　走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、試料上の所望の領域（視野）に荷電粒子ビームを走査し、当該走査領域から放出される荷電粒子信号を走査位置と対応して記録することにより、観察場所を画像化する。走査電子顕微鏡には、加速電圧、プローブ電流、対物レンズと試料の間の距離及び信号検出器など自由に設定できるパラメータが数多くあり、操作が複雑な印象を与える要因となっている。
　また、それらのパラメータを変化させるたびに、光軸調整や非点調整などの様々な調整作業が必要となる。
　本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１と特許文献２とがある。両文献も荷電粒子線装置の自動調整に関するものである。
　特許文献１は、対物レンズに対する光軸ずれの自動調整と、非点収差補正器の変化に対する像の動きをキャンセルして非点収差の調整時に観察像が動かないように視野補正する調整の自動調整に関するものである。また、特許文献２は、特許文献１の内容に加えて、対物しぼりの中心に光軸を調整する自動調整に関するものである。
特開２００３－２２７７１号公報 特開２００８－８４８２３号公報
　本願発明者が、汎用性の高い荷電粒子線装置の光軸のずれを、経験の少ないオペレータが補正することについて鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
　特定の試料のみを対象とする検査装置や計測装置においては、特許文献１や２の技術を用いれば、自動調整に失敗する可能性は極めて小さい。しかし、種々の観察試料について観察が可能であり、対象観察試料が広範囲に及ぶ汎用性の高い荷電粒子線装置では、調整条件が複雑となるため、観察試料に起因して自動調整に失敗する可能性がある。
　自動調整に失敗した場合には手動調整が必要となる。自動調整に失敗した場合に、結局手動調整が必要になるのであれば、最初から自動調整機能を使用せず手動調整するというオペレータが多くなると考えられる。
　しかしながら、手動調整には経験に裏打ちされた技術が必要であり、オペレータによって調整精度がばらついたり、調整に時間を要したりすることがある。
　また、オペレータが調整不足に気付かずに観察を続け、装置性能に不満を抱いていることもある。さらに、近年は、走査電子顕微鏡が限られた人だけが使用する特別な装置ではなくなりつつあり、オペレータの裾野が広がりつつあるため、オペレータの技術習得への期待は困難になると予想される。
　経験の浅いオペレータが、複雑な調整をせずに荷電粒子線装置を操作できるようにするために、熟練者が荷電粒子線照射条件を手動調整して、その条件を登録しておき、経験の浅いオペレータは登録値を呼び出して使用するという運用が考えられる。
　しかしながら、汎用性の高い荷電粒子線装置において、試料への照射電流を決定する対物しぼりは、一般的に可動式であり、対物しぼりの位置はオペレータによって日常的に変化されることを想定しており、対物しぼりの位置の事前登録は困難である。このため、熟練者が手動調整したときの対物しぼり位置と現在の対物しぼり位置が同一か否かの判断が困難であり、対物しぼりの位置が調整した位置と同一ではない場合、登録された条件調整値は意味のないものとなり、再調整が必要となる。
　また、オペレータが荷電粒子線装置から一旦離れてしまうと、再び装置を操作しようとしても、対物しぼり位置が変化したかどうかをオペレータが把握できないため、結局、装置を使用するたびに手動調整を実施し登録する作業が必要になる。汎用性の高い荷電粒子線装置においては、試料ステージのＺ座標が自由に設定可能であり、熟練者が手動調整したときのＺ座標と現在のＺ座標とが異なる場合も再調整が必要となる。
　本発明の目的は、観察試料の種類が広範囲に及び、事前登録が困難な一次荷電粒子線の照射条件にかかるパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作して、高分解能像を取得できるようにすることに関する。
　本発明の荷電粒子線装置は、例えば、荷電粒子源と、上記荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、上記一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、上記対物レンズより上記荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、上記一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、上記検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、上記一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、動作制御部と、を備える。
　動作制御部は、上記照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる。
　また、本発明の荷電粒子線装置の調整方法は、例えば、荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、上記記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる。
　観察試料の種類が広範囲に及び、事前登録が困難な一次荷電粒子線の照射条件にかかるパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作可能であり、高分解能像を取得できる荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法を実現することができる。
走査電子顕微鏡装置の一例を示す概略構成図である。 照射条件選択のユーザーインターフェース（ＵＩ）の一例である。 事前の自動調整を開始するためのＵＩの一例である。 ビーム中心軸調整用画像の一例である。 事前調整の動作フローチャートの一例である。 推奨するしぼり番号に変更する指示画像の一例である。 可動対物しぼりの位置を調整する指示画像の一例である。 試料台設定画面の一例である。 可動対物しぼり６が電動で動作制御可能な場合における事前調整動作フローチャートの一例である。 走査電子顕微鏡装置の通常使用時の動作フローチャートの一例である。 可動対物しぼりが電動で動作制御可能な場合における通常使用時動作フローチャートの一例である。 事前調整実施を推奨することを表示する画面の一例である。 メンテナンスが必要であることを表示する画面の一例である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　実施例では、荷電粒子源と、荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、対物レンズより荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め記憶部に記憶させる動作制御部と、を備える荷電粒子線装置を開示する。
　また、実施例では、荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め記憶部に記憶させる荷電粒子線装置の調整方法を開示する。
　また、実施例では、動作制御部は、記憶部に記憶された複数の照射条件を、画像表示部に表示して選択させ、複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整し、画像表示部に、一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、対物しぼりの位置が調整されることにより、一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整することを開示する。
　また、実施例では、事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを開示する。
　また、実施例では、試料を支持して移動させる試料ステージを備え、照射条件には、試料ステージにおける試料の位置も含まれ、試料ステージの位置は複数設定できることを開示する。また、試料は試料ステージにより支持して移動させられ、照射条件には、試料ステージにおける試料の位置も含まれ、試料ステージの位置は複数設定できることを開示する。
　また、実施例では、動作制御部は、事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を表示部に表示させることを開示する。
　また、実施例では、動作制御部は、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを開示する。
　また、実施例では、試料を支持して移動させる試料ステージを備え、動作制御部は、専用試料が試料ステージにセットされているか否かを判断することを開示する。また、試料は試料ステージにより支持して移動させられ、専用試料が試料ステージにセットされているか否かを判断することを開示する。
　また、実施例では、動作制御部は、事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを表示部に表示させることを開示する。
　なお、以下に説明する実施例では、荷電粒子線装置の一態様として、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例にとって説明するが、これに限られることはなく、本発明は、例えば、液体金属イオン源や気体イオン源から放出されるイオンビームを試料に照射する集束イオンビーム（Focused Ion Beam）装置に適用することも可能である。
　図１は、本発明が適用される走査電子顕微鏡装置の一例を示す概略構成図である。
　図１において、破線内は走査電子顕微鏡カラム１００内の構成を示し、電子銃１から放射した一次電子ビーム２は、第一収束レンズ３及び第二集束レンズ７並びに対物レンズ１２によって収束され、上段偏向コイル１０及び下段偏向コイル１１によって試料１３上で走査される。試料１３から発生した信号電子は検出器１４により検出され、検出信号制御回路３１を介してコンピュータ（動作制御部）４１に供給される。そして、走査位置に対応して記録された信号が画像表示装置４２に表示される。
　試料１３は、試料ステージ１５に図示しないホルダーなどを介してセットされており、試料ステージ１５によりＺ方向（一次電子ビーム２の光軸方向）にも移動可能である。試料ステージ１５のＺ方向位置は、複数設定可能である。試料１３に照射される一次電子ビーム２は可動対物しぼり６で制限されている。可動対物しぼり６はサイズの異なる複数の対物しぼり（開口）を切り替えて使用できる構造となっている。各対物しぼりには番号が割り振ってあり、何番の対物しぼりが使用されているかは、装置がセンサー２５で対物しぼりの位置を検知することにより判定可能である。なお、対物しぼりは、番号ではなく、アルファベットや名称（用途）で区別してもよい。
　可動対物しぼり６は、複数の対物しぼりを切り替えて使用するだけでなく、対物しぼりの位置を水平方向（一次電子ビームの光軸に直交する面内の方向）に調整する機能も有している。
　電子ビーム照射条件の設定は、個々のパラメータを個別に設定するのではなく、個々のパラメータを組合せた電子ビーム照射条件の一覧の中から選択する。個々のパラメータとは、具体的には、一次電子ビーム２の加速電圧、試料１３に照射される一次電子ビーム２の電流、試料１３上での一次電子ビーム２の走査方式、及び可動対物しぼり６のしぼり番号などである。
　なお、試料ステージ１５のＺ座標も電子ビーム照射条件を構成するパラメータの一つとし、個々の電子ビーム照射条件に対してそれぞれ特定の値が設定されている。照射条件の組合せは、オペレータが任意に設定することも可能である。
　なお、符号２１は高電圧制御回路、２２は第１集束レンズ制御回路、２３はビーム中心軸調整用アライナー制御回路、２４はビーム中心軸調整用偏向器制御回路、２６は第二集束レンズ制御回路、２７は非点補正器制御回路、２８はアライナー制御回路、２９は偏向器制御回路、３０は対物レンズ制御回路、３２は試料ステージ駆動制御回路、４４は手動操作盤である。
　図２は、照射条件選択のユーザーインターフェース（ＵＩ）の一例を示す図である。図２に示した画面は画像表示装置４２に表示される。図２において、オペレータは、照射条件１から照射条件５の中から一つを選択し、セットボタン４２ａを押下することで照射条件が設定される。図２では照射条件２が選択されている状態を示す。
　キャンセルボタン４２ｂが押された場合は、現在の照射条件を保持する。画像表示装置４２に一覧表示された照射条件に対しては、必要な調整は事前に自動で実行されており、調整値が記憶装置４３に登録されている。図２に示す照射条件が設定されたら、セットボタン４２ａを押下することで、記憶装置４３に事前登録されていた調整値を呼出し、値が設定される。
　次に、照射条件が変更されたときに必要な６つの調整を、以下に列挙して解説する。
　（調整１）ビーム中心軸調整
　ビーム中心軸調整用アライナー４を用いて可動対物しぼり６の中心を一次電子ビーム２が通るように調整する。ビーム中心軸調整においてはビーム中心軸調整用偏向器５によって一次電子ビーム２を可動対物しぼり６上で走査し、可動対物絞り６上での一次電子ビーム２の断面像を得る。
　図４は、ビーム中心軸調整用画像の例を示す図である。図４の（ａ）が調整前、図４の（ｂ）が調整後の画像の例である。図４に示した像は、可動対物しぼり６を通過した一次電子ビーム２が試料１３当たって発生する二次信号によって生成され、画像表示装置４２の画面に表示される。このビーム中心軸調整用画像全体の中心（走査中心）が一次電子ビーム２の中心であり、白い円形の位置に対物しぼり６が存在している。
　図４の（ａ）においては、白い円の中心が像の中心からずれていることから、この状態では、試料像観察時においては一次電子ビーム２の中心が可動対物絞り６の中心を通過していないことがわかる。ビーム中心軸調整用アライナー４を用いて、図４の（ｂ）に示すように白い円の中心を像の中心へ移動させると、一次電子ビーム２が対物絞り６の中心を通過する状態を実現できる。
　（調整２）対物レンズに対する光軸ずれ調整
　対物レンズ１２の励磁電流を周期的に変化させ、このときの画像の動きを最小とするようにアライナー９を用いて一次電子ビーム２を調整する。
　（調整３）非点収差補正
　非点補正器８を用いて非点収差を補正する。
　（調整４）非点収差補正時の像移動補正
　一次電子ビーム２が非点補正器８の中心からずれていると、非点補正器８を用いて非点の調整を行う際に視野が動き、調整が困難になる。このため、非点補正器８の動作に連動して動いた視野をアライナー９でキャンセルできるように調整する。
　（調整５）フォーカス調整
　対物レンズ１２の励磁電流を変化させ、試料１３上に一次電子ビーム２がフォーカスするように調整する。
　（調整６）明るさコントラスト調整
　画像表示装置４２に表示された画像の明るさコントラストを調整する。
　以上の６つの調整が、照射条件が変更されたときに必要な調整である。
　上述した事前調整で登録する値は、６つの調整のうちの調整１から調整４に関するものとする。調整５と調整６は初心者でも容易に調整できる項目であるので登録しないこととするが、登録してもよい。
　図３は、事前の自動調整を開始するためのＵＩの一例を示す図である。図３に示した画面は画像表示装置４２に表示される。図３に示したスタートボタン４２ｃを押下すると図２に示されたすべての照射条件１～５に対して自動的に事前調整が実行される。
　図５は、事前調整の動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図５に示したフローチャートは、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作（コンピュータ４１の指令動作）とが区別できるように、両者を左右に分けて表記している。
　図５のステップ１０１において、オペレータが自動調整実行ボタン（図３のスタートボタン４２ｃ）を押下すると、ステップ１０２において、現在使用されている可動対物しぼり６のしぼり番号が、調整する照射条件に対して適切か否かが判断される。
　ステップ１０２において、適切でないしぼり番号が選択されていると判断した場合は、図６に示すように、推奨するしぼり番号に変更する指示を画像表示装置４２に表示する（ステップ１０３）。オペレータは、画像表示された指示に従い対物しぼり６の番号を、画像表示装置４２を用いて変更する（ステップ１０４）。
　対物しぼりの番号が変更されたら、走査電子顕微鏡装置は可動対物しぼり６の位置を調整するための基準となる照射条件に装置を設定する（ステップ１０５）。そしてビーム中心軸調整用の画像を画像表示装置４２に表示後、図７に示すように、可動対物しぼり６の位置を調整する指示を表示する（ステップ１０６）。
　なお、基準となる照射条件は複数存在していても構わない。また、図２に示した照射条件の一覧以外の照射条件でも構わない。
　次に、オペレータは画面に表示された円形画像（図４と同様のもの）が画面中心にくるように可動対物しぼり６の位置を調整する（ステップ１０７）。可動対物しぼり６の位置調整が必要かどうかは、図４の白い円の位置から走査電子顕微鏡装置が自動判定することも可能である。上述した調整１では、一次電子ビーム２を可動対物しぼり６の中心に調整したが、ステップ１０７におけるしぼり位置調整では、可動対物しぼり６の中心を一次電子ビーム２の中心に調整する。
　オペレータが対物しぼり位置調整終了確認ボタン（図７のＯＫボタン４２ｅ）を押下したら（ステップ１０８）、走査電子顕微鏡装置は事前に登録された照射条件の一つ（使用する照射条件）に設定し自動調整を実行し結果（照射条件に適合する調整値）を登録する動作を、事前に登録された一連の照射条件に対して繰り返す（ステップ１０９）。
　しぼり位置調整の基準を設けることで、調整終了後に対物しぼり６の位置が何らかの原因で、ずれた場合でも、再び同じ位置に対物しぼり６を調整することが可能となる。可動対物しぼり６が正常に調整されたかを走査電子顕微鏡装置が自動判定し、調整されていない場合には再度調整するメッセージを出すことも可能である。
　なお、事前の自動調整には専用試料を用いる。これは、自動調整の失敗を防ぐためである。専用試料は、目的の観察倍率で観察したときにランダムな構造を持つものを準備する。専用試料を試料ステージ１５にセットしたら、図８に示した試料台設定画面（画像表示装置４２の画面）から「調整専用試料」を選択する。
　これにより、走査電子顕微鏡装置は、調整専用試料がセットされたことを判断することができるので、図３に示した自動調整開始画面を表示する。事前調整用の専用試料に印をつけて、セットされた試料が専用試料であることを装置側が判断できるようにしておくと、オペレータが別の試料を誤ってセットし、事前調整を失敗することを防ぐことができる。
　上述した例は、対物しぼり６を手動により調整する場合の例であるが、対物しぼりが電動で動作制御可能な場合も、事前調整が可能である。
　図９は、可動対物しぼり６が電動制御可能な場合における事前調整動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図９に示したフローチャートも、図５に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。
　図９において、オペレータが自動調整実行ボタン（図３のスタートボタン４２ｃ）を押下すると（ステップ２００）、現在使用されている可動対物しぼり６のしぼり番号が適切かを装置が判断する（ステップ２０１）。ステップ２０１において、適切でないしぼり番号が選択されている場合は推奨するしぼり番号に自動的に変更する（ステップ２０２）。
　ステップ２０２においてしぼり番号を変更後、走査電子顕微鏡装置は、記憶装置４３に事前に記憶していたしぼり位置を再現する（ステップ２０３）。走査電子顕微鏡装置は記憶装置４３に事前に登録された照射条件の一つ（使用する照射条件）に設定し自動調整を実行し結果を登録する動作を、事前に登録された一連の照射条件に対して繰り返す（ステップ２０４）。
　なお、対物しぼり６を電動で動作制御可能な場合も、上述したように、事前の自動調整には専用試料を用い、自動調整の失敗を防ぐことも可能である。
　図１０は、走査電子顕微鏡装置の通常使用時の動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図１０に示したフローチャートも、図５、及び図９に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。
　図１０において、オペレータが図２に示したＵＩ画面により照射条件を選択すると（ステップ３００）、走査電子顕微鏡装置は、選択された照射条件に対して現在の対物しぼり６の番号が適切か否かを判断する（ステップ３０１）。対物しぼりの番号が適切でない場合は、図６に示した画面表示のように、推奨する対物しぼりの番号に変更する指示を出す（ステップ３０２）。オペレータは指示に従い対物しぼりの番号を変更する（ステップ３０３）。
　対物しぼりの番号が変更されたら、走査電子顕微鏡装置は可動対物しぼり６の位置を調整するための基準となる照射条件に自動設定し（ステップ３０４）、ビーム中心軸調整用の画像（図４に示した画像と同様のもの）を表示後、可動対物しぼり６の位置を調整する指示を出す（ステップ３０５）。可動対物しぼり６の位置調整が必要かどうかは装置が自動判定することも可能である。
　オペレータは画面に表示された円形画像が画面中心にくるように可動対物しぼり６の位置を調整する（ステップ３０６）。しぼり位置調整の基準を設けることで、調整時と同じ位置に対物しぼり６を調整することが可能となる。オペレータが、対物しぼり位置調整終了確認ボタン（図７のＯＫボタン４２ｅ）を押下したら（ステップ３０７）、オペレータが選択した実際に使用する照射条件に設定する（ステップ３０８）。調整値は事前調整した登録済のものを呼出し設定する（３０９）。
　なお、可動対物しぼり６が正常に調整されたかを装置が自動判定し、調整されていない場合には再度調整を指示するメッセージを出すことも可能である。
　図１１は、可動対物しぼり６が電動で動作制御可能な場合における通常使用時動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図１１に示したフローチャートも、図５、図９、及び図１０に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。
　図１１において、オペレータが図２に示したＵＩ画面により照射条件を選択すると（ステップ４００）、走査電子顕微鏡装置は現在の対物しぼり６の番号が適切か否かを判断する（ステップ４０１）。対物しぼり６の番号が適切でない場合は、図７に示した画面により推奨するしぼり６の番号に変更する指示を出す。オペレータは指示に従いしぼり番号を変更する（ステップ４０２）。
　しぼり番号を変更後、走査電子顕微鏡装置は事前に記憶装置４３に記憶していた対物しぼり６の位置を再現する（ステップ４０３）。そして、最初にオペレータが選択した照射条件に設定する（ステップ４０４）。調整値は事前調整した登録済のものを呼出し設定する（ステップ４０５）。
　上述した事前調整は定期的に実施することが望ましい。可動対物しぼり番号の切り替え履歴や前回調整時からの経過時間から、事前調整を再度実行する必要があるか否かを自動判定してオペレータに警告する。図１２は、事前調整実施を推奨することを表示する画面（事前調整の実行必要性の表示画面）の一例である。図１２に示した画面は画像表示装置４２の画面に表示される。そして、定期的に実行されて記録された調整値はログとして記憶装置４３に記録する。
　また、サービスエンジニアによる調整値から一定以上外れた値を記録したらメンテナンスが必要と判断し、サービスエンジニアに連絡する旨のメッセージを表示する。図１３は、メンテナンスが必要であることを表示する画面の一例である。図１３に示した画面は画像表示装置４２の画面に表示される。
　以上のように、実施例においては、各照射条件の事前調整にて、対物しぼりの適否を判断してその結果を表示するとともに、適合する対物しぼりを使用した場合の、照射条件に適合するように走査電子顕微鏡装置を調整した後に、オペレータに対物しぼりの調整指示を行い、対物しぼりの調整用画像を表示し、対物しぼりの位置調整後、調整結果を登録する。
　そして、通常使用時には、登録された照射条件を選択すると、対物しぼりの適否を判断し、適切ではない場合は、推奨する対物しぼりを表示する。そして、適切な対物しぼりを使用して、調整用の基準となる照射条件となるように走査電子顕微鏡装置を自動調整し、その後、オペレータに対物しぼりの調整指示を行い、対物しぼりの調整用画像を表示し、対物しぼりの位置調整後、先に選択された照射条件となるように、走査電子顕微鏡装置を自動調整する。
　したがって、観察試料の種類が広範囲に及び、対物しぼりの調整位置等の事前登録が困難なパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作して、高分解能像を取得できる。
　なお、上述した例は、可動対物しぼりの調整に関しての調整について、適用した場合の例であるが、試料ステージのＺ座標の調整についても、可動対物しぼりと同様に、オペレータに調整要求を表示し、調整用画像を表示して適正に調整可能とすることもできる。
　１・・・電子銃、２・・・一次電子ビーム、３・・・第一収束レンズ、４・・・ビーム中心軸調整用アライナー、５・・・ビーム中心軸調整用偏向器、６・・・可動対物しぼり、７・・・第二集束レンズ、８・・・非点補正器、９・・・アライナー、１０・・・上段偏向器、１１・・・下段偏向器、１２・・・対物レンズ、１３・・・試料、１４・・・検出器、１５・・・試料ステージ、２１・・・高電圧制御回路、２２・・・第一集束レンズ制御回路、２３・・・ビーム中心軸調整用アライナー制御回路、２４・・・ビーム中心軸調整用偏向器制御回路、２５・・・可動対物しぼり使用番号判別センサー、２６・・・第二集束レンズ制御回路、２７・・・非点補正器制御回路、２８・・・アライナー制御回路、２９・・・偏向器制御回路、３０・・・対物レンズ制御回路、３１・・・検出信号制御回路、３２・・・試料ステージ駆動制御回路、４１・・・コンピュータ、４２・・・画像表示装置、４３・・・記憶装置、４４・・・手動操作盤、１００・・・走査電子顕微鏡カラム

Claims (18)

  1. 　荷電粒子源と、
    　上記荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、
    　上記一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、
    　上記対物レンズより上記荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、
    　上記一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、
    　上記検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、
    　上記一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、
    　上記照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる動作制御部と、
    　を備える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、
    　上記動作制御部は、
    　上記記憶部に記憶された上記複数の照射条件を、上記画像表示部に表示して選択させ、上記複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整し、上記画像表示部に、上記一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、上記対物しぼりの位置が調整されることにより、上記一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する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、
    　上記事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　上記試料を支持して移動させる試料ステージを備え、上記照射条件には、上記試料ステージにおける試料の位置も含まれ、上記試料ステージの位置は複数設定できることを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　上記動作制御部は、上記事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、上記事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を上記表示部に表示させ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、
    　上記動作制御部は、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 　請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
    　上記動作制御部は、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整された否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 　請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
    　上記試料を支持して移動させる試料ステージを備え、上記動作制御部は、上記専用試料が上記試料ステージにセットされているか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　上記動作制御部は、上記事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置。
  10. 　荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、
    　上記記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、
    　配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、
    　上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、
    　上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、
    　実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  11. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記記憶部に記憶された上記複数の照射条件を、上記画像表示部に表示して選択させ、上記複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整し、上記画像表示部に、上記一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、上記対物しぼりの位置が調整されることにより、上記一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  12. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  13. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記試料は試料ステージにより支持して移動させられ、上記照射条件には、上記試料ステージにおける試料の位置も含まれ、上記試料ステージの位置は複数設定できることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  14. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、上記事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  15. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  16. 　請求項１１に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  17. 　請求項１２に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記試料は試料ステージにより支持して移動させられ、上記専用試料が上記試料ステージにセットされているか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
  18. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    　上記事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110709960B (zh) * 2017-06-02 2022-06-10 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN110186942A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 台湾电镜仪器股份有限公司 薄膜组件、检验容器以及电子显微镜
JP7040199B2 (ja) * 2018-03-26 2022-03-23 株式会社島津製作所 荷電粒子ビーム軸合わせ装置、荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム軸合わせ方法
CN112189248B (zh) * 2018-05-22 2024-04-02 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置及其轴调整方法
JP7339394B1 (ja) 2022-05-20 2023-09-05 株式会社日立ハイテクフィールディング 情報処理装置、情報処理方法、およびプロブラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126249U (ja) * 1984-07-24 1986-02-17 日本電子株式会社 最適絞り径指示装置
JP2002353128A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Hitachi Ltd 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
JP2005108470A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP2005276639A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Jeol Ltd 走査型電子ビーム装置における対物レンズ絞りの位置調整方法
JP2008204675A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡及びそれに用いられる絞り板並びに絞り板の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4069545B2 (ja) * 1999-05-19 2008-04-02 株式会社日立製作所 電子顕微方法及びそれを用いた電子顕微鏡並び生体試料検査方法及び生体検査装置
US6552340B1 (en) * 2000-10-12 2003-04-22 Nion Co. Autoadjusting charged-particle probe-forming apparatus
JP4298938B2 (ja) 2001-07-10 2009-07-22 株式会社日立製作所 荷電粒子線装置
US6864493B2 (en) * 2001-05-30 2005-03-08 Hitachi, Ltd. Charged particle beam alignment method and charged particle beam apparatus
JP2005302468A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示方法及び装置
JP4445893B2 (ja) * 2005-04-06 2010-04-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査形電子顕微鏡
JP2007187538A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置及びそれを用いた画像取得方法
US8026491B2 (en) * 2006-03-08 2011-09-27 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus and method for charged particle beam adjustment
JP4928987B2 (ja) 2006-03-08 2012-05-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線調整方法及び荷電粒子線装置
JP4903675B2 (ja) * 2006-12-29 2012-03-28 株式会社リコー 収差評価方法、収差補正方法、電子線描画装置、電子顕微鏡、原盤、スタンパ、記録媒体、及び構造物
US7888640B2 (en) * 2007-06-18 2011-02-15 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope and method of imaging an object by using the scanning electron microscope
JP5749028B2 (ja) * 2011-02-11 2015-07-15 株式会社ホロン 走査型電子顕微鏡

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126249U (ja) * 1984-07-24 1986-02-17 日本電子株式会社 最適絞り径指示装置
JP2002353128A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Hitachi Ltd 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
JP2005108470A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP2005276639A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Jeol Ltd 走査型電子ビーム装置における対物レンズ絞りの位置調整方法
JP2008204675A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡及びそれに用いられる絞り板並びに絞り板の製造方法

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