JP7627791B2 - 荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法 - Google Patents

Description

本発明は、電界偏向器及び磁界偏向器を備える荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法に関する。

走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ： Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）や集束イオンビーム装置（ＦＩＢ： Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）等の荷電粒子線装置では、荷電粒子線を用いて微細構造の観察、分析及び加工を行う。荷電粒子線装置は、主に半導体分野、材料分野、バイオ分野で幅広く用いられている。これらの分野では、対象試料の微細化に伴って、さらなる像分解能の向上や分析及び加工精度の向上が求められている。この実現には、荷電粒子線のビーム径を小さくするためレンズ収差を抑制し、かつ取得信号のＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を増加するため高い信号検出量を得ることが必要となる。

特許文献１には、荷電粒子線源から放出されるビームを偏向させない一方、試料から放出される二次電子をビームの照射軸（光軸）の外に偏向する直交電磁界発生器（以下、Ｅ×Ｂ（ＥクロスＢ）と称す）が開示されている。Ｅ×Ｂでは電界及び磁界の双方の偏向支点の位置を一致させる。また、電界偏向及び磁界偏向の双方の合成により得られる偏向方向が光軸方向と一致するよう、電界の偏向角及び磁界の偏向角を調整する。このようにビームへの偏向作用を電界及び磁界により相殺した条件をウィーン条件と称す。また、対物レンズで発生するビーム収差が最も小さくなるビームの光軸を理想光軸と称す。

理想光軸を通過するように調整されたビームは、ウィーン条件によってＥ×Ｂ通過前後で光軸を維持するため、対物レンズの収差を抑制することができる。また、試料側から荷電粒子線源の方向へと進行する二次電子は、Ｅ×Ｂの電界及び磁界の双方の作用により光軸外へと偏向され、Ｅ×Ｂ近傍の光軸外に配置された検出器により検出される。

一方で、Ｅ×Ｂにおいては、ビームエネルギーのばらつきに起因する収差（色収差）が発生することが知られている。これは、ビームエネルギーのばらつきに対する電界及び磁界によるビームの分散量が異なり、電界及び磁界によって分散量が相殺されないためである。

このような既存の色収差の抑制方式として、試料へ負電圧を印可するリターティングが挙げられるが、電圧印可により試料表面近傍に非軸対称な電界分布が生じる断面観察試料などにおいては、リターティングにより分解能劣化が生じるため適応できない。この点、特許文献１には、色収差を抑制するために、複数のＥ×Ｂを用いることが開示されている。

特許第２８２１１５３号公報

既存のＥ×Ｂでは、ウィーン条件を実現し、電界及び磁界の双方の偏向支点の位置を精度良く一致させるため、電界偏向器と磁界偏向器とをユニット化した構成を採っている。磁界偏向器を構成する磁界生成用のコイルは、巻線用のボビン状の構造を有するため空間的なスペースを要する。したがって、電界偏向器と磁界偏向器とをユニット化したＥ×Ｂも、空間的なスペースを占有する。

一方、ＳＥＭの表面観察に用いられる二次電子は、対物レンズの集束作用によって主に対物レンズ内へと進行するため、対物レンズ内側に信号の偏向器及び偏向された信号を検出する検出器を配置することが検出効率の観点で有効である。

しかしながら、対物レンズの内部の先端近傍では磁束密度が高く、磁気飽和を回避するようレンズ断面積を確保する必要があるため、検出器を配置するスペースを設けることは困難である。なお、レンズ断面積を確保しなければ、磁気飽和により漏洩磁界が発生し、レンズ性能の低下が生じる。

従って、空間的なスペースを占有する磁界生成用のコイルを含むユニット化されたＥ×Ｂ（電界偏向器及び磁界偏向器）を実装スペースの小さい対物レンズの先端側、すなわち、試料近傍へ実装することは困難であった。

本発明は、電界偏向器の配置位置の自由度を向上させ且つビームエネルギーのばらつきに起因する色収差が発生するのを防止する技術を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の荷電粒子線装置は、ビームを放出する荷電粒子線源、荷電粒子線源から放出されたビームを集束する集束レンズ、ビームを試料上にフォーカスする対物レンズ、第１の電界偏向器、第２の電界偏向器、第１の磁界偏向器、第２の磁界偏向器、及び、第１の電界偏向器によるビームの偏向と第２の電界偏向器によるビームの偏向と第１の磁界偏向器によるビームの偏向と第２の磁界偏向器によるビームの偏向とを制御するコンピュータシステム、を備える。そして、第１の電界偏向器又は第２の電界偏向器の少なくとも一つは、第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器が配置されるビームの光軸と直交する平面とは異なる平面に配置され、コンピュータシステムは、第１の電界偏向器及び第２の電界偏向器によるビームの偏向を制御して、偏向前のビームと第１の電界偏向器及び第２の電界偏向器によって偏向されたビームとの交点である第１の偏向支点を移動させ、第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器によるビームの偏向を制御して、偏向前のビームと第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器によって偏向されたビームとの交点である第２の偏向支点を、第１の偏向支点とは独立して、移動させる。

本発明によれば、電界偏向器の配置位置の自由度を向上させ且つビームエネルギーのばらつきに起因する色収差が発生するのを防止する。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例１の電界偏向器によるビームの偏向を示した図である。 実施例１の磁界偏向器によるビームの偏向を示した図である。 実施例１の電界偏向器及び磁界偏向器により偏向されたビームの偏向支点を対物レンズの物点に一致させた際のビームの偏向軌道を示した模式図である。 実施例１の統合コンピュータのハードウェアブロック図である。 実施例１の電界偏向器及び磁界偏向器により偏向されたビームの偏向支点を対物レンズの物点に一致させるためのビームの偏向方法を示したフローチャートである。 二系統の電圧源を用いた場合に２つの電界偏向器に印加される電圧を示した図である。 一系統の電圧源を用いた場合に２つの電界偏向器に印加される電圧を示した図である。 実施例２のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例２の変形例に係るＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例２のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例３のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例４のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。 実施例５のＳＥＭの全体構成を示す概略図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態において、その構成（フローチャートのステップを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。以下、本発明に好適な実施例について図面を用いて説明する。

以下の実施例では、荷電粒子線装置の一態様としてＳＥＭを例に説明するが、本発明の荷電粒子線装置は、ＳＥＭに限らない。本発明の荷電粒子線装置は、例えば、水素イオンやヘリウムイオン、或いはガリウム等の液体金属を照射するイオン顕微鏡、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）、及び、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等であってもよい。以下、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

（実施例１）
図１を参照して、ＳＥＭ１の全体構成を説明する。ＳＥＭ１では、荷電粒子線源である電子線源１０１で発生した荷電粒子線ビーム（以下、単に、ビームと略する）１０７が、アライメント偏向器１０２、集束レンズ１０３、対物レンズ１０４を通過して、試料１２３に照射される。電子線源１０１、アライメント偏向器１０２、集束レンズ１０３及び対物レンズ１０４は、それぞれ電子線源制御部１１１、アライメント偏向器制御部１１２、集束レンズ制御部１１３、対物レンズ制御部１１４により制御される。試料１２３は、真空カラム１２１内の試料台１２２上に載置される。ビーム１０７は、集束レンズ１０３で集束され、対物レンズ１０４がビームを試料１２３上にフォーカスする。そして、図示しない走査偏向器によって試料１２３上で二次元的に走査される。この際、試料１２３の表面から二次電子や反射電子が放出され、これらは検出器１０８で検出される。

統合コンピュータ１２４は、ＳＥＭ１の全体の動作を制御し、電子線源制御部１１１、アライメント偏向器制御部１１２、集束レンズ制御部１１３、対物レンズ制御部１１４の動作を制御する。また、統合コンピュータ１２４は、検出器１０８で検出された信号から試料１２３の表面の凹凸を示す観察像を生成し、画像表示装置１２６に表示する。統合コンピュータ１２４は、コントローラ１２５（キーボード、マウスなど）及び画像表示装置１２６と通信可能に接続される。オペレータは、コントローラ１２５を使って、画像表示装置１２６に制御画面や観察像を表示させる。

対物レンズ１０４の軸外収差を抑制して高分解能で観察するためには、理想光軸へビーム１０７を通す光軸調整が必要となる。光軸調整用のアライメント偏向器１０２は、ビーム１０７の光軸に直交する平面（Ｘ－Ｙ平面）でビームを二次元的に偏向させるＸアライメント偏向器１０２ａ及びＹアライメント偏向器１０２ｂを有する。なお、ここでは、ビーム１０７の光軸に沿う方向をＺ方向とする。

統合コンピュータ１２４により対物レンズ１０４に周期的に励磁を変化させる信号が送られ、対物レンズ１０４の集束作用を周期的に変化させる。このように周期的にレンズの励磁変化を付与することをワブラと称し、マニュアルによる光軸調整において一般的に用いられている。ビーム１０７が対物レンズ１０４の理想光軸を通る場合、ビーム１０７が対物レンズ１０４を垂直に通過する。そのため、ワブラ実行中には対物レンズ１０４の集束位置は、試料１２３の表面から光軸方向（Ｚ方向）に周期的に変化するが、光軸と垂直な方向（Ｘ方向及びＹ方向）には動かない。よって、オペレータが観察する観察像の中心位置は変化せず、周期的に観察像にボケが生じることとなる。一方で、ビーム１０７が対物レンズ１０４の理想光軸から外れた位置を通過する場合、ビーム１０７が対物レンズ１０４を斜めに通過する。そのため、ワブラ実行中には対物レンズ１０４の集束位置は、Ｚ方向に変化するとともに、光軸と垂直な方向（Ｘ方向及びＹ方向）にも変化する。よって、オペレータが観察する観察像の中心位置は、所定の方向へ往復移動を繰り返すとともに、周期的に観察像にボケが生じることとなる。ワブラによる周期的な観察像の中心位置の移動が観察されると、オペレータは、その観察像の中心位置の移動が小さくなるようにアライメント偏向器１０２ａ及び１０２ｂをアライメント偏向器制御部１１２により調整することで、光軸調整が実現される。

ＳＥＭ１は、ビーム１０７の光軸と直交する別平面に独立し、離隔して配置される、電界偏向器(第１の電界偏向器)１３０ａ、電界偏向器(第２の電界偏向器)１３０ｂ、磁界偏向器(第１の磁界偏向器)１４０ａ、及び、磁界偏向器(第２の磁界偏向器)１４０ｂを有する。対物レンズ１０４の先端の実装スペースの狭い領域には、電界偏向器１３０ａが配置される。対物レンズ１０４の電子線源１０１の方向へ離れた実装スペースの広い領域には、電界偏向器１３０ｂ、磁界偏向器１４０ａ、及び、磁界偏向器１４０ｂが配置される。対物レンズ１０４の先端の実装スペースの狭い領域へ電界偏向器１３０ａを配置することを除き、電界偏向器１３０ｂ、磁界偏向器１４０ａ、及び、磁界偏向器１４０ｂの配置を限定する条件はない。

実施例１では、電界偏向器１３０ａは、対物レンズ１０４の内側に配置される。また、電界偏向器１３０ａは、検出器１０８より対物レンズ１０４や試料１２３側に配置され、電界偏向器１３０ｂ、磁界偏向器１４０ａ及び磁界偏向器１４０ｂは、検出器１０８より電子線源１０１側に配置される。この電界偏向器１３０ａは、ビーム１０７の試料１２３への照射によって得られる二次電子を偏向し、検出器１０８は、この二次電子を検出する。

そして、電界偏向器１３０ａ、電界偏向器１３０ｂ、磁界偏向器１４０ａ、及び、磁界偏向器１４０ｂは、それぞれ、電界偏向器制御部１３１ａ、電界偏向器制御部１３１ｂ、磁界偏向器制御部１４１ａ、磁界偏向器制御部１４１ｂにより制御される。それぞれの偏向器へ接続されるそれぞれの制御部から電源(電流源、電圧源)が供給される。

平板や円筒状の電極を組み合わせた構造の電界偏向器１３０ａ及び電界偏向器１３０ｂは、コイル用ボビン構造の磁界偏向器１４０ａ及び磁界偏向器１４０ｂと比較して、実装スペースを占有しない。また、ビーム１０７の有するエネルギーが小さいほど、磁界による偏向作用は小さくなる。そのため、観察像の生成に用いられる低いエネルギー（５０ｅＶ以下）の二次電子に対する磁界偏向作用は、電界偏向作用と比較して小さい。よって、磁界と比べて相対的に大きな偏向作用を有する電界を生成する電界偏向器１３０ａを、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂから独立させ、実装スペースが小さい試料１２３の近傍での二次電子の偏向器として活用することができる。

図２及び図３を参照して、電界偏向器により発生する色収差及び磁界偏向器により発生する色収差について説明する。なお、図２には、エネルギーＥ_０のビーム１０７の軌道１７０を実線、エネルギーＥ_０＋ΔＥ_０／２のビーム１０７の軌道１７０を一点鎖線、及び、エネルギーＥ_０－ΔＥ_０／２のビーム１０７の軌道１７０を二点鎖線で示す。また、図３には、エネルギーＥ_０のビーム１０７の軌道１７１を実線、エネルギーＥ_０＋ΔＥ_０／２のビーム１０７の軌道１７１を一点鎖線、及び、エネルギーＥ_０－ΔＥ_０／２のビーム１０７の軌道１７１を二点鎖線で示す。

エネルギーＥ_０のビーム１０７が、電界偏向器１３０の電界Ｅを通過するときの電界偏向角θ_Ｅ及び磁界偏向器１４０の磁界Ｂを通過するときの磁界偏向角θ_Ｂは、それぞれ、式（１）及び（２）で表される。

式（１）及び（２）より、ビーム１０７のエネルギーのばらつきΔＥ_０に対する電界偏向角の変化Δθ_Ｅ及び磁界偏向角の変化Δθ_Ｂは、式（３）及び（４）で表される。

図２に示すように、対物レンズ１０４の物点１６０と電界偏向器１３０との距離をＬ_Ｅとし、図３に示すように、対物レンズ１０４の物点１６０と磁界偏向器１４０との距離をＬ_Ｂとする。また、対物レンズ１０４の光学倍率をＭ_OBJとすると、エネルギーＥ_０のビーム１０７の電界による試料１２３の位置での偏向量ｄ_Ｅ及び磁界による試料１２３の位置での偏向量ｄ_Ｂは、各々式（５）及び（６）で表される。

式（５）及び（６）よりビーム１０７のエネルギーのばらつきΔＥ_０に対して電界偏向及び磁界偏向により発生する色収差Δｄ_Ｅ及びΔｄ_Ｂは、各々式（７）及び（８）で表される。式（７）及び（８）に表されるように、電界偏向及び磁界偏向による色収差Δｄ_Ｅ及びΔｄ_Ｂは、対物レンズ１０４の物点１６０と電界及び磁界の各偏向支点間の距離Ｌ_Ｅ及びＬ_Ｂに比例する。従って、偏向支点を対物レンズ１０４の物点１６０に一致させることで色収差が抑制される。

図４を参照して、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビーム１０７の偏向支点と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビーム１０７の偏向支点とを対物レンズ１０４の物点１６０に一致させた条件について説明する。２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビーム１０７の偏向支点とは、偏向前のビーム１０７と２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されたビーム１０７との交点である。また、２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビーム１０７の偏向支点とは、偏向前のビーム１０７と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されたビーム１０７との交点である。

図４に示した各パラメータは、幾何学的に式（９）～（１２）が成立する。また、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによる偏向と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによる偏向とを相殺するよう動作させることから、式（１３）が成立する。

次に、図５を参照して、統合コンピュータ１２４のハードウェア構成を説明する。統合コンピュータ１２４は、プロセッサ１２４ａと、主記憶装置１２４ｂと、補助記憶装置１２４ｃと、入出力Ｉ／Ｆ（以下、インターフェースをＩ／Ｆと略記する）１２４ｄと、通信インターフェース１２４ｅと、上記した各モジュールを通信可能に接続するバス１２４ｆと、を有するコンピュータシステムである。

プロセッサ１２４ａは、ＳＥＭ１の各部の動作の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ１２４ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等である。プロセッサ１２４ａは、補助記憶装置１２４ｃに記憶されたプログラムを主記憶装置１２４ｂの作業領域に実行可能に展開する。主記憶装置１２４ｂは、プロセッサ１２４ａが実行するプログラム、当該プロセッサ１２４ａが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置１２４ｂは、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。補助記憶装置１２４ｃは、後述する図６のフローチャートの各ステップを実行するための命令コードを記憶する。補助記憶装置１２４ｃは、例えば、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ））を含むシリコンディスク、ソリッドステートドライブ装置、ハードディスク（ＨＤＤ、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）装置等である。入出力Ｉ／Ｆ１２４ｄは、コントローラ１２５や画像表示装置１２６と通信可能に接続される。また、通信Ｉ／Ｆ１２４ｅは、図示しない外部装置と通信可能に接続される。

次に、図６を参照して、上記した式（９）～（１３）を満たすビームの偏向方法を説明する。

図６の各ステップを統合コンピュータ１２４が実行する例について説明するが、図６の各ステップの実行主体は、統合コンピュータ１２４でなくても構わない。統合コンピュータ１２４は、電界偏向器制御部１３１ａ、電界偏向器制御部１３１ｂ、磁界偏向器制御部１４１ａ、磁界偏向器制御部１４１ｂなどの動作を制御するので、例えば、図６の各ステップを、統合コンピュータ１２４が電界偏向器制御部１３１ａ、電界偏向器制御部１３１ｂ、磁界偏向器制御部１４１ａ、磁界偏向器制御部１４１ｂなどと連携して実行してもよい。

まず、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂが共に動作しない状態として、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂをオフにする（Ｓ６０１）。次に、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、アライメント偏向器１０２によるビーム１０７の偏向を制御して、対物レンズ１０４の理想光軸にビーム１０７の光軸を一致させる（Ｓ６０２：調整ステップ）。

そして、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによるビーム１０７の偏向を実施する。統合コンピュータ１２４は、試料１２３側の電界偏向器１３０ａから所望の信号が検出されるように電界偏向器１３０ａをオンにする（Ｓ６０３：第１の電界偏向ステップ）。このとき、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示された電圧値又はデフォルトの電圧値を、電界偏向器１３０ａに入力する。例えば、試料１２３の近くに検出器１０８が配置されており、この検出器１０８で解像度の良い画像を得ることを優先的に考える。この場合、試料１２３側の電界偏向器１３０ａに対して、試料１２３から放出される二次電子や反射電子の検出量が十分になるような電圧値を設定することが有効である。このとき、ユーザーが電界偏向器１３０ａに入力される電圧値を変更しながら、所望の解像度の画像となるよう電圧値を調整してもよいし、解像度が適切な値となるように電界偏向器１３０ａに入力される電圧値が自動調整される構成でもよい。なお、電界偏向器１３０ａに設定される電圧値は、特段の制限はなく、ＳＥＭ１の電源電圧の出力範囲内で任意値である。

次に、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂを同時にオンし、そして、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂを同時にオフする（Ｓ６０４：第２の電界偏向ステップ）。このとき、統合コンピュータ１２４は、対物レンズ１０４の理想光軸にビーム１０７の光軸を調整した状態において、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによるビーム１０７の偏向を制御して、対物レンズ１０４より遠い電界偏向器１３０ｂによるビーム１０７の偏向を、対物レンズ１０４に近い電界偏向器１３０ａにより打ち消す。電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂを同時にオンにしたときと電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂを同時にオフにしたときとで、観察像の視野移動がなくなるように、電界偏向器１３０ｂに入力される電圧値を調整する。この調整は、オペレータが観察像を見ながらマニュアルで実施してもよいし、観察像を画像処理して視野移動の有無を自動的に判定することにより自動で実施してもよい。観察像の視野移動がない場合、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂで偏向されたビーム１０７の偏向支点（第１の偏向支点）が対物レンズ１０４の物点１６０に一致する条件となる。

そして、統合コンピュータ１２４は、観察像の視野移動がない場合に電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの各々に入力される電圧値（調整値）Ｅ_１及び電圧値（調整値）Ｅ_２を補助記憶装置１２４ｃに記憶する（Ｓ６０５）。電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂに入力される電圧値は、ビーム１０７を偏向する偏向強度である。そして、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂをオフにする（Ｓ６０６）。

次に、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによるビーム１０７の偏向を実施する。統合コンピュータ１２４は、空間に任意量の磁界が印加された状態となるように、任意量の電流値（オペレータからの指示された電流値又はデフォルトの電流値）を、試料１２３側の磁界偏向器１４０ａに入力する（Ｓ６０７：第１の磁界偏向ステップ）。次に、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを同時にオンし、そして、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを同時にオフする（Ｓ６０８：第２の磁界偏向ステップ）。このとき、統合コンピュータ１２４は、対物レンズ１０４の理想光軸にビーム１０７の光軸を調整した状態において、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによるビーム１０７の偏向を制御して、対物レンズ１０４より遠い磁界偏向器１４０ｂによるビーム１０７の偏向を、対物レンズ１０４に近い磁界偏向器１４０ａにより打ち消す。磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを同時にオンにしたときと磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを同時にオフにしたときとで、観察像の視野移動がなくなるように、磁界偏向器１４０ｂに入力される電流値を調整する。この調整は、オペレータが観察像を見ながらマニュアルで実施してもよいし、観察像を画像処理して視野移動の有無を自動的に判定することにより自動で実施してもよい。観察像の視野移動がない場合、２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂで偏向されたビーム１０７の偏向支点（第２の偏向支点）が対物レンズ１０４の物点１６０に一致する条件となる。そして、統合コンピュータ１２４は、観察像の視野移動がない場合に磁界偏向器１４０ａに入力される電流値（調整値）及び磁界偏向器１４０ｂに入力される電流値（調整値）の比率×を記憶する（Ｓ６０９）。磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂに入力される電流値は、ビーム１０７を偏向する偏向強度である。そして、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂをオフにする（Ｓ６１０）。

最後に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによるビーム１０７の偏向と磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによるビーム１０７の偏向との相互調整を実施する。まず、統合コンピュータ１２４は、オペレータからの指示に従って又は自動的に、記憶された調整値Ｅ_１及びＥ_２の各々を電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂに入力する（Ｓ６１１）。次に、統合コンピュータ１２４は、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂをオンし、理想光軸にビームが照射されるよう、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂに入力される電流値（設定値）を比率×で調整する（Ｓ６１２：第３の磁界偏向ステップ）。アライメント偏向器１０２を制御して理想光軸にビーム光軸を一致させるＳ６０２の調整とは異なり、Ｓ６１２の調整では磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂに入力される電流値（設定値）を比率×で調整することで理想光軸にビーム光軸を一致させる。この調整は、周期的に対物レンズ１０４に励磁変化を付与した(ワブラを実施した)際の観察像の移動を元にオペレータがマニュアルで実施してもよいし、対物レンズ１０４の励磁変化に応じた観察像の移動を画像処理して自動で実施されてもよい。統合コンピュータ１２４は、理想光軸とビームの光軸が一致する場合に磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの各々に入力される電流値（調整値）Ｂ_１及び電流値（調整値）Ｂ_２を記憶する（Ｓ６１３）。

これにより、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビームの偏向支点と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビームの偏向支点とを対物レンズ１０４の物点１６０に一致させ、且つ、ビームの光軸を理想光軸に一致させる条件として、調整値Ｅ_１、Ｅ_２、Ｂ_１及びＢ_２を得ることができる。

そして、統合コンピュータ１２４は、得られた調整値Ｅ_１、Ｅ_２、Ｂ_１及びＢ_２の各々を電界偏向器１３０ａ、電界偏向器１３０ｂ、磁界偏向器１４０ａ及び磁界偏向器１４０ｂに設定する（Ｓ６１４）。

なお、実施例１の電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの各々は、Ｘ－Ｙ平面内の一方向及びその逆方向のみへ偏向する構成である。したがって、電界偏向器１３０ａによるビーム１０７の偏向方向と電界偏向器１３０ｂによるビーム１０７の偏向方向とが一致していない場合には、観察像の視野移動が完全になくなるように設定することができない。すなわち、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されたビーム１０７の偏向支点が対物レンズ１０４の物点１６０に一致するように設定することができない。また、同様に、磁界偏向器１４０ａによるビーム１０７の偏向方向と磁界偏向器１４０ｂによるビーム１０７の偏向方向とが一致していない場合には、観察像の視野移動が完全になくなるように設定することができない。すなわち、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されたビーム１０７の偏向支点が対物レンズ１０４の物点１６０に一致するように設定することができない。

そこで、電界偏向器１３０ａ又は１３０ｂの少なくとも一方、及び、磁界偏向器１４０ａ又は１４０ｂの少なくとも一方を、ビーム１０７の光軸と垂直な平面内で任意方向へビーム１０７を偏向可能な構成とすればよい。つまり、電界偏向器１３０ａ又は１３０ｂの少なくとも一つの電極の極数を４以上とすれば良い。また、磁界偏向器１４０ａ又は１４０ｂの少なくとも一つの電極の極数を４以上とすれば良い。このように構成すれば、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによるビーム１０７の偏向方向を一致させることが可能となり、且つ、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによるビーム１０７の偏向方向を一致させることが可能となる。その結果、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビームの偏向支点と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビームの偏向支点とを対物レンズ１０４の物点１６０に一致させることが可能となる。

また、厳密には、電界と磁界の偏向方向を相殺させ、対物レンズ１０４の中心の理想光軸にビーム１０７を照射するためには、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの双方又は磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの双方を任意の方向へビーム１０７を偏向可能な構成とする必要がある。これは電界の偏向方向をＴ方向とすると、電界と磁界とでＴ方向の収差成分は抑制することができる一方、電界と磁界方向の角度ずれ（Ｙ度）により生じるＴ方向と垂直な方向をもつ収差成分については、抑制することができないためである。ここで、角度ずれが１度、Ｔ方向の収差成分を１００ｎｍとすると、Ｔ方向と垂直な方向をもつ収差成分Ｔ’は、Ｔ’＝ｓｉｎ（１度）×１００（ｎｍ）＝１．７５（ｎｍ）と概算される。これは、収差が顕在化しやすい極低加速電圧における分解能数値と比較して小さい値であるため、角度ずれが顕著でない限り抑制できない収差成分による観察性能への影響は小さいと見積もることができる。

対物レンズ１０４の物点１６０、すなわち、対物レンズ１０４の上方に配置された集束レンズ１０３の像点は、集束レンズ１０３の集束レンズ値によって決定される。集束レンズ値、及び、その集束レンズ値における集束レンズの像点の位置は、加速電圧、試料１２３と対物レンズ１０４との距離、ビーム量などの光学条件に依存したテーブル値として統合コンピュータ１２４に記録される。このテーブル値は、必ずしもテーブル形式でなくてもよく、これらの情報が対応付けられて補助記憶装置１２４ｃ等の記憶装置に記憶されていればよい。

２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビームの偏向支点と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビームの偏向支点とを対物レンズ１０４の物点１６０に一致させる調整は、各光学条件において図６のビームの偏向調整処理を用いて、マニュアルで調整してもよいし、以下に示すように、ある光学条件においてマニュアルで調整した調整値を他の光学条件における調整値に拡張してもよい。

前述の図６等で説明したように、ビームを放出する荷電粒子線源、荷電粒子線源から放出されたビームを走査する走査偏向器、ビームを集束する集束レンズ、ビームを試料上にフォーカスする対物レンズ、第１の電界偏向器、第２の電界偏向器、第１の磁界偏向器、第２の磁界偏向器、及び、第１の電界偏向器によるビームの偏向と第２の電界偏向器によるビームの偏向と第１の磁界偏向器によるビームの偏向と第２の磁界偏向器によるビームの偏向とを制御するコンピュータシステム、を備える荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法であって、第１の電界偏向器又は第２の電界偏向器の少なくとも一つは、第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器が配置されるビームの光軸と直交する平面とは異なる平面に配置され、対物レンズの理想光軸に前記ビームの光軸を調整する調整ステップ(S602)と、第１の電界偏向器によりビームを偏向する第１の電界偏向ステップ(S603)と、第２の電界偏向器により前記ビームを偏向し、偏向前のビームと第１の電界偏向器及び第２の電界偏向器によって偏向されたビームとの交点である第１の偏向支点を、対物レンズの物点(160)に移動させる第２の電界偏向ステップ(S604)と、第１の磁界偏向器によりビームを偏向する第１の磁界偏向ステップ(S607)と、第２の磁界偏向器によりビームを偏向し、偏向前のビームと第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器によって偏向されたビームとの交点である第２の偏向支点を、対物レンズの前記物点(160)に移動させる第２の磁界偏向ステップ(S608)と、第２の電界偏向ステップにより第１の偏向支点を対物レンズの物点に移動させた状態において、第２の磁界偏向ステップにより第２の偏向支点を対物レンズの物点に移動させたときの第１の磁界偏向器によるビームの偏向強度と第２の磁界偏向器によるビームの偏向強度との比率(比率X)で、第１の磁界偏向器及び第２の磁界偏向器によりビームを偏向する、第３の磁界偏向ステップ(S609)と、を有する荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法である。

以下では、ある光学条件においてマニュアルで調整した調整値を他の光学条件における調整値に拡張する方法を説明する。集束レンズ値及び集束レンズの像点の位置に関するテーブル値、及び、ある光学条件で調整した電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの調整値を用いて、任意の光学条件で電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを調整する方法を説明する。

図６のビームの偏向調整処理を用いて調整及び記録した電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの調整値Ｅ_１、Ｅ_２、Ｂ_１、Ｂ_２に対応する電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電圧値及び電流値をそれぞれＶ_Ｅ１、Ｖ_Ｅ２、Ｉ_Ｂ１、Ｉ_Ｂ２とする。このときの光学条件を条件１と呼ぶこととすると、条件１において、上記した式（９）が成り立つ。

ここで、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧値と偏向角の関係式は、定数Ｔ_Ｅ１及びＴ_Ｅ２を用いて式（１４）及び（１５）と表現される。よって、式（９）、式（１４）及び（１５）より、式（１６）が成り立つ。これより、式（１７）が成り立つ。

一方で、他の光学条件においては、集束レンズ１０３の像点の位置がＬ_Ｅ１から変化する。この光学条件を条件２と呼ぶこととし、集束レンズ１０３の像点の位置の変化をΔＺ、集束レンズ１０３の像点の位置をＬ_Ｅ１＋ΔＺとする。ここで、条件２において電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂが調整された状態となる調整値をＥ’_１、Ｅ’_２、Ｂ’_１、Ｂ’_２とし、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電圧値及び電流値をそれぞれＶ_Ｅ’１、Ｖ_Ｅ’２、Ｉ_Ｂ’１、Ｉ_Ｂ’２とする。条件２において、式（１６）と同様の導出から式（１８）が成り立つ。ここで、式（１７）及び（１８）より、式（１９）が成り立つ。

式（１９）において、条件１の調整を実施した際の電圧値Ｖ_Ｅ１、Ｖ_Ｅ２は既知であり、Ｌ_Ｅ１、Ｌ_Ｅ２、ΔＺはテーブル値として記録されていることから、条件２におけるＶ_Ｅ’１及びＶ_Ｅ’２の値の比率が求めれる。

同様に、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電流値と偏向角の関係式は、定数Ｔ_Ｂ１及びＴ_Ｂ２を用いて式（２０）及び（２１）と表現される。よって、式（１１）、（２０）及び（２１）より、式（２２）が成り立つ。これより、式（２３）が成り立つ。

一方で、条件２の光学条件においては、集束レンズ１０３の像点の位置がＬ_Ｂ１から変化する。集束レンズ１０３の像点の位置の変化をΔＺ、集束レンズ１０３の像点の位置をＬ_Ｂ１－ΔＺとする。条件２において、式（２２）と同様の導出から式（２４）が成り立つ。ここで、式（２３）及び（２４）より、式（２５）が成り立つ。

式（２５）において、条件１の調整を実施した際の偏向器の電流値Ｉ_Ｂ１、Ｉ_Ｂ２は既知であり、Ｌ_Ｂ１、Ｌ_Ｂ２、ΔＺはテーブル値として記録されていることから、条件２におけるＩ_Ｂ’１及びＩ_Ｂ’２の値の比率が求めれる。

一方で、式（１０）、（１２）及び（１３）より、式（２６）が成り立つ。さらに、式（９）及び（１１）より、式（２７）及び（２８）が成り立つ。ここで、式（１５）及び（２０）より、式（２９）及び（３０）が成り立つ。

式（３０）において、条件１の光学条件において調整を実施した際の電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧値Ｖ_Ｅ１及びＶ_Ｅ２並びに電流値Ｉ_Ｂ１及びＩ_Ｂ２は既知であり、Ｌ_Ｅ１、Ｌ_Ｅ２、Ｌ_Ｂ１、Ｌ_Ｂ２及びΔＺは、テーブル値として記録されていることから、Ｔ_Ｅ２及びＴ_Ｂ２の値の比率が求めれる。

同様にして、条件２の光学条件において、集束レンズ１０３の像点の位置の変化ΔＺを考慮すると、式（３１）となる。ここで、式（１５）及び（２０）より、式（３２）及び（３３）が成り立つ。式（３０）よりＴ_Ｅ２及びＴ_Ｂ２の値の比率は既知であり、Ｌ_Ｅ１、Ｌ_Ｅ２、Ｌ_Ｂ１、Ｌ_Ｂ２及びΔＺは、テーブル値として記録されていることから、条件２の光学条件における式（３３）のＶ_Ｅ’２及び√Ｉ_Ｂ’２の値の比率が求めれる。

以上の関係式を用いることで、条件２におけるＶ_Ｅ’１の値を設定した際、統合コンピュータ１２４に記録された集束レンズの像点位置のテーブル値を用いることで、式（１９）よりＶ_Ｅ’２が得られ、式（３３）より√Ｉ_Ｂ’２が得られ、式（２５）より√Ｉ_Ｂ’１が得られる。上述した手法により、条件１における電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの調整値Ｅ_１、Ｅ_２、Ｂ_１及びＢ_２を用いて、他の任意の光学条件における電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの調整値を設定することが可能となる。その結果、光学条件ごとにマニュアルで電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの調整値を調整する場合に比べて、他の任意の光学条件における調整値の調整が容易になる。

（実施例１の効果）
実施例１では、磁界偏向器１４０ａとは独立した電界偏向器１３０ａを用いることによって、実装スペースの狭い領域である対物レンズ１０４の先端に電界偏向器１３０ａを実装することができる。これにより、高い検出性能を実現し、高画質の観察像を得ることが可能となる。

また、実施例１では、図６のフローチャートに従って、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによって偏向されるビームの偏向支点と２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによって偏向されるビームの偏向支点とを対物レンズ１０４の物点１６０に一致させる。このように、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを独立して配置した構成において、ビームエネルギーのばらつきに起因する色収差を抑制することができる。

比率×で磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂによるビーム１０７の偏向を制御することによって、色収差及び軸外収差を抑制することができる。

（実施例２）
実施例２では、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの好適な構成について、電源ノイズ対策の観点から説明する。実施例１では、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源として、二系統の個別の電圧源を用いた例について説明した。図７に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの各々に個別の電圧源を用いた場合における、電界偏向器１３０ａの電圧値４０１、電界偏向器１３０ｂの電圧値４０２、電界偏向器１３０ａのノイズ位相４０３、及び、電界偏向器１３０ｂのノイズ位相４０４を示す。図７では、ノイズ位相４０３及び４０４のノイズ成分に位相のずれ４０５が生じる。よって、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂによるビーム１０７の偏向支点が対物レンズ１０４の物点１６０に一致した状態であっても、ノイズ成分によって偏向支点が対物レンズ１０４の物点１６０から変動する。すなわち、ビーム１０７が照射される位置の変動が生じ、観察像に画像ノイズが発生する。

次に、図８に、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源として一系統の電圧源を用いた場合における、電界偏向器１３０ａの電圧値４０１、電界偏向器１３０ｂの電圧値４０２、電界偏向器１３０ａのノイズ位相４０３、及び、電界偏向器１３０ｂのノイズ位相４０４を示す。図８では、双方の電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂのノイズ成分の位相が一致している。よって、ノイズ成分によらず偏向支点が対物レンズ１０４の物点１６０に一致した状態が維持され、観察像に画像ノイズが発生しない。

以上のように、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源として一系統（共通）の電圧源を用いることができる。なお、図９に示すように、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂに、電界偏向器制御部１３１を接続し、２つの電界偏向器の電源を共通として供給し、一系統の電圧源を用いて、同等の電圧値を印加してもよいし、図１０に示すように、抵抗１３０ｃを用いて、異なる電圧値を印加してもよい。

実施例２では、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源を一系統にしたが、２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電流源のノイズ位相を打ち消すために、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電流源を一系統にしてもよい。ただし、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源のノイズに対する応答性と比較して、磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電流源のノイズに対する応答性は低いため、一系統の電流源を用いた場合でもノイズ位相にずれが生じる場合があることを考慮する必要がある。

（実施例２の効果）
実施例２では、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂの電圧源を一系統にすることによって、画像ノイズが低減された観察像を得ることが可能となる。また、２つの磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂの電圧源を一系統にすることによって、画像ノイズが低減された観察像を得ることが可能となる。その他の効果は実施例１と同様であるので、その説明は省略する。

（実施例３）
実施例１では、偏向支点の調整用の電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ及び１４０ｂを用いて、色収差抑制、軸外収差抑制、高い検出性能の３点を実現する構成を示した。上記３点を実現する構成は、実施例１の構成に限らない。例えば、電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ又は１４０ｂの中の少なくとも一つを、他の用途を兼用するものとしても用いても構わない。

実施例３では、図１１に示すように、光学調整用のアライメント偏向器１０２を偏向支点の調整用の磁界偏向器として用いる。つまり、実施例３のＳＥＭは、２つの電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂと、磁界偏向器１４０ａと、磁界偏向器としても用いられるアライメント偏向器１０２と、を備える。

（実施例３の効果）
電界偏向器１３０ａ及び１３０ｂ並びに磁界偏向器１４０ａ又は１４０ｂの中の少なくとも一つを、他の用途で使用することができるので、装置構成の簡易化が可能となる。その他の効果は実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

（実施例４）
実施例４のＳＥＭは、図１２に示すように、リターティング実行時の二次電子３００や反射電子３０１を変換する変換電極３０２と、変換電極３０２で変換されることにより生じる二次電子３０３を検出する検出器３０４と、変換電極３０２で変換されることにより生じる二次電子３０３を検出器３０４の方向に偏向する偏向電極３０５と、偏向電極３０５による偏向を制御する偏向電極制御部３０６と、を備える。実施例４では、偏向電極３０５を偏向支点の調整用の電界偏向器として用いる。

（実施例４の効果）
二次電子３０３を偏向する偏向電極３０５を電界偏向器として使用することによって、装置構成の簡易化が可能となる。その他の効果は実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

（実施例５）
実施例１では、電界偏向器と磁界偏向器とがユニット化されたＥ×Ｂを用いなかったが、実施例５では、Ｅ×Ｂを用いる。図１３に示すように、実施例５のＳＥＭは、電界偏向器１３０ａと磁界偏向器１４０ａとがユニット化されたＥ×Ｂ１５０と、電界偏向器１３０ｂと、磁界偏向器１４０ｂと、を備える。Ｅ×Ｂ１５０を構成する電界偏向器１３０ａ及び磁界偏向器１４０ａは、ビーム１０７の光軸と直交する同一平面に配置される。

（実施例５の効果）
実施例５では、電界偏向器と磁界偏向器とがユニット化されたＥ×ＢをＳＥＭに採用することができる。また、実施例５では、独立した電界偏向器１３０ｂ及び磁界偏向器１４０ｂを採用することによって、電界偏向器１３０ｂ及び磁界偏向器１４０ｂの配置位置の自由度が向上する。

（実施例６）
実施例６では、電界偏向器１３０ｂと磁界偏向器１４０ａとがユニット化されたＥ×Ｂ１５１を用いる。図１４に示すように、実施例６のＳＥＭは、電界偏向器１３０ａと、電界偏向器１３０ｂと磁界偏向器１４０ａとがユニット化されたＥ×Ｂ１５１と、磁界偏向器１４０ｂと、を備える。Ｅ×Ｂ１５１を構成する電界偏向器１３０ｂ及び磁界偏向器１４０ａは、ビーム１０７の光軸と直交する同一平面に配置される。

（実施例６の効果）
実施例６では、実施例５と同様に、電界偏向器と磁界偏向器とがユニット化されたＥ×ＢをＳＥＭに採用することができる。さらに、実施例６では、二次電子や反射電子を偏向する位置と試料１２３との間の距離が短くなるので、検出器１０８で高い信号検出量を得ることができる。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１：ＳＥＭ、１０１：電子線源、１０２：アライメント偏向器、１０２ａ：×アライメント偏向器、１０２ｂ：Ｙアライメント偏向器、１０３：集束レンズ、１０４：対物レンズ１０４：荷電粒子線ビーム、１０８：検出器、１１１：電子線源制御部、１１２：アライメント偏向器制御部、１１３：集束レンズ制御部、１１４：対物レンズ制御部、１２１：真空カラム、１２２：試料台、１２３：試料、１２４：統合コンピュータ、１２５：コントローラ、１２６：画像表示装置、１３０ａ：電界偏向器、１３０ｂ：電界偏向器、１３１：電界偏向器制御部、１３１ａ：電界偏向器制御部、１３１ｂ：電界偏向器制御部、１３０ｃ：抵抗、１４０ａ：磁界偏向器、１４０ｂ：磁界偏向器、１４１ａ：磁界偏向器制御部、１４１ｂ：磁界偏向器制御部、１５０：Ｅ×Ｂ、１５１：Ｅ×Ｂ、１６０：物点、１７０：電界によって偏向されたビームの軌道、１７１：磁界によって偏向されたビームの軌道、３００：二次電子、３０１：反射電子、３０２：変換電極、３０３：二次電子、３０４：検出器、３０５：偏向電極、３０６：偏向電極制御部、４０１：電界偏向器１３０ａの電圧値、４０２：電界偏向器１３０ｂの電圧値、４０３：電界偏向器１３０ａのノイズ位相、４０４：電界偏向器１３０ｂのノイズ位相、４０５：ノイズ位相のずれ

Claims (20)

1. ビームを放出する荷電粒子線源、前記荷電粒子線源から放出された前記ビームを集束する集束レンズ、前記ビームを試料上にフォーカスする対物レンズ、第１の電界偏向器、第２の電界偏向器、第１の磁界偏向器、第２の磁界偏向器、及び、前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向と前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向と前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向と前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向とを制御するコンピュータシステム、を備える荷電粒子線装置であって、
   前記第１の電界偏向器又は前記第２の電界偏向器の少なくとも一つは、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器が配置される前記ビームの光軸と直交する平面とは異なる平面に配置され、
   前記コンピュータシステムは、
   前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向を制御して、偏向前の前記ビームと前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器によって偏向された前記ビームとの交点である第１の偏向支点を移動させ、
   前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向を制御して、偏向前の前記ビームと前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器によって偏向された前記ビームとの交点である第２の偏向支点を、前記第１の偏向支点とは独立して、移動させることを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 前記ビームが照射された試料から放出された二次電子を検出する検出器をさらに備え、
   前記第１の電界偏向器は、前記検出器より前記対物レンズ側に配置され、前記第２の電界偏向器、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器は、前記検出器より前記荷電粒子線源側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
3. 前記第１の電界偏向器は、前記対物レンズの内側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
4. 前記コンピュータシステムは、
   前記対物レンズの理想光軸に前記ビームの光軸を調整した状態において、前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向を制御して、前記対物レンズより遠い前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向を、前記対物レンズに近い前記第１の電界偏向器により打ち消し、
   前記対物レンズの理想光軸に前記ビームの光軸を調整した状態において、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向を制御して、前記対物レンズより遠い前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向を、前記対物レンズに近い前記第１の磁界偏向器により打ち消すことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
5. 前記コンピュータシステムは、
   前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向を前記第１の電界偏向器により打ち消した状態において、前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向を前記第１の磁界偏向器により打ち消したときの前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度と前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度との比率で、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線装置。
6. 前記コンピュータシステムは、
   第１の光学条件、前記第１の光学条件で設定した前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度、及び、前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度を用いて、前記第１の光学条件とは異なる第２の光学条件での前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度、及び、前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
7. 前記第１の電界偏向器又は前記第２の電界偏向器の少なくとも一つの電極の極数は４以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
8. 前記第１の磁界偏向器又は前記第２の磁界偏向器の少なくとも一つの電極の極数は４以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
9. 前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器の双方の電極の極数は４以上である、又は、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器の双方の極数は４以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
10. 前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器の電源は共通である、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
11. 前記電源と前記第１の電界偏向器との間、又は、前記電源と前記第２の電界偏向器との間の少なくとも一方には、抵抗が配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の荷電粒子線装置。
12. 前記第１の電界偏向器、前記第２の電界偏向器、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器は、前記ビームの光軸と直交する別平面に独立して配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
13. 前記第１の電界偏向器は、前記第２の電界偏向器よりも前記対物レンズ側に配置され、
    前記第１の磁界偏向器は、前記第２の磁界偏向器よりも前記対物レンズ側に配置され、
    前記第１の電界偏向器と前記第１の磁界偏向器とは、前記ビームの光軸と直交する同一平面に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
14. 前記第１の電界偏向器は、前記第２の電界偏向器よりも前記対物レンズ側に配置され、
    前記第１の磁界偏向器は、前記第２の磁界偏向器よりも前記対物レンズ側に配置され、
    前記第２の電界偏向器と前記第１の磁界偏向器とは、前記ビームの光軸と直交する同一平面に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
15. 前記第１の電界偏向器又は前記第２の電界偏向器の少なくとも一方により、前記ビームの試料への照射によって得られる二次電子を偏向する、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
16. 前記第１の磁界偏向器又は前記第２の磁界偏向器の少なくとも一方は、前記対物レンズの理想光軸に前記ビームの光軸を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
17. ビームを放出する荷電粒子線源、前記荷電粒子線源から放出された前記ビームを走査する走査偏向器、前記ビームを集束する集束レンズ、前記ビームを試料上にフォーカスする対物レンズ、第１の電界偏向器、第２の電界偏向器、第１の磁界偏向器、第２の磁界偏向器、及び、前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向と前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向と前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向と前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向とを制御するコンピュータシステム、を備える荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法であって、
    前記第１の電界偏向器又は前記第２の電界偏向器の少なくとも一つは、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器が配置される前記ビームの光軸と直交する平面とは異なる平面に配置され、
    前記対物レンズの理想光軸に前記ビームの光軸を調整する調整ステップと、
    前記第１の電界偏向器により前記ビームを偏向する第１の電界偏向ステップと、
    前記第２の電界偏向器により前記ビームを偏向し、偏向前の前記ビームと前記第１の電界偏向器及び前記第２の電界偏向器によって偏向された前記ビームとの交点である第１の偏向支点を、前記対物レンズの物点に移動させる第２の電界偏向ステップと、
    前記第１の磁界偏向器により前記ビームを偏向する第１の磁界偏向ステップと、
    前記第２の磁界偏向器により前記ビームを偏向し、偏向前の前記ビームと前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器によって偏向された前記ビームとの交点である第２の偏向支点を、前記対物レンズの前記物点に移動させる第２の磁界偏向ステップと、
    第２の電界偏向ステップにより前記第１の偏向支点を前記対物レンズの前記物点に移動させた状態において、前記第２の磁界偏向ステップにより前記第２の偏向支点を前記対物レンズの前記物点に移動させたときの前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度と前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度との比率で、前記第１の磁界偏向器及び前記第２の磁界偏向器により前記ビームを偏向する、第３の磁界偏向ステップと、を有することを特徴とする荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法。
18. 前記第２の電界偏向ステップは、前記第１の電界偏向ステップによる前記ビームの偏向を打ち消すステップであり、
    前記第２の磁界偏向ステップは、前記第１の磁界偏向ステップによる前記ビームの偏向を打ち消すステップである、ことを特徴とする請求項１７に記載の荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法。
19. 前記第２の電界偏向ステップで前記第１の偏向支点を前記対物レンズの前記物点に移動させたときの前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向強度および前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、並びに、前記第３の磁界偏向ステップで前記ビームを偏向したときの前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度および前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度に基づいて、異なる光学条件での前記第１の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第２の電界偏向器による前記ビームの偏向強度、前記第１の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度、及び、前記第２の磁界偏向器による前記ビームの偏向強度を設定する設定ステップ、をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法。
20. 前記第１の電界偏向器又は前記第２の電界偏向器の少なくとも一方により、前記ビームの試料への照射によって得られる二次電子を偏向する偏向ステップ、をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の荷電粒子線装置におけるビームの偏向方法。

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