JP2003022771A - Particle beam device - Google Patents

Particle beam device

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JP2003022771A
JP2003022771A JP2001208674A JP2001208674A JP2003022771A JP 2003022771 A JP2003022771 A JP 2003022771A JP 2001208674 A JP2001208674 A JP 2001208674A JP 2001208674 A JP2001208674 A JP 2001208674A JP 2003022771 A JP2003022771 A JP 2003022771A
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山口  聡
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康彦 小沢
淳 ▲高▼根
Atsushi Takane
Mitsugi Sato
佐藤  貢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle beam device and an adjusting method of the particle beam equipment, which enable to perform adjustment of a light axis easily, even if the state of the particle beam changes. SOLUTION: It has an operation means to calculate deflection amount of an alignment deflector which performs axial adjustment to an object lens and the like, memorizes two or more calculating methods for calculating the above deflection amount for this operation means, and has a selection means to choose the calculating method concerned.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は荷電粒子線装置に係
り、特に、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に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam apparatus, and more particularly to a charged particle beam apparatus suitable for stably obtaining a high resolution image by correcting a deviation of an optical axis of a charged particle optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線
装置では、細く収束された荷電粒子線を試料上で走査し
て試料から所望の情報(例えば試料像)を得る。このよ
うな荷電粒子線装置では、レンズに対し光軸にずれがあ
るとレンズ収差が発生し試料像の解像度が低下するた
め、分解能の高い試料像を得るためには高精度な軸調整
が必要である。そのため従来の軸調整では対物レンズの
励磁電流等を周期的に変化させ、そのときの動きを最小
とするように軸調整用の偏向器(アライナー)の動作条
件を手動で調整していた。また、このような調整を自動
で行うための技術として特開2000−195453号
公報に開示の技術がある。この記載によれば対物レンズ
の2つの励磁条件間で変化する電子線照射位置の推移に
基づいて、アライメントコイルの励磁設定値を変更する
技術が開示されている。更に特開2000−331637号
公報には、異なる光学条件で得られた2つの電子顕微鏡
画像から両者の位置ずれ検出に基づいて焦点補正を行う
技術が開示されている。
2. Description of the Related Art In a charged particle beam apparatus typified by a scanning electron microscope, desired information (for example, a sample image) is obtained from a sample by scanning a finely focused charged particle beam on the sample. In such a charged particle beam device, when the optical axis is displaced from the lens, lens aberration occurs and the resolution of the sample image deteriorates. Therefore, highly accurate axis adjustment is necessary to obtain a sample image with high resolution. Is. Therefore, in the conventional axis adjustment, the exciting current of the objective lens is periodically changed and the operating conditions of the deflector (aligner) for axis adjustment are manually adjusted so as to minimize the movement at that time. Further, as a technique for automatically performing such adjustment, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-195453. According to this description, there is disclosed a technique of changing the excitation set value of the alignment coil based on the transition of the electron beam irradiation position which changes between the two excitation conditions of the objective lens. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-331637 discloses a technique for performing focus correction based on the detection of a positional deviation between two electron microscope images obtained under different optical conditions.

【0003】また、荷電粒子線の非点補正を行う非点補
正器の中心からずれていると、非点収差の調整を行う際
に視野が動き、調整が困難になる。そのため、非点収差
補正器の動作に連動して荷電粒子の試料上での位置を制
御する別のアライナー(偏向器)を設け、非点収差補正
器の設定値(非点補正器)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
うに視野補正している。このとき、視野ずれ補正用のア
ライナーには非点収差補正器の設定値に比例した信号が
入力されるが、この比例係数は非点収差の調整時に像の
動きがキャンセルされるように決めなければならない。
この調整を行うには、非点収差補正器の設定値(電流な
ど)を周期的に変化させて、このときの像の動きが最小
となる比例係数を見つける作業を行っていた。
If the astigmatism corrector for correcting the astigmatism of the charged particle beam is deviated from the center, the field of view moves when adjusting the astigmatism, making the adjustment difficult. Therefore, another aligner (deflector) that controls the position of the charged particles on the sample is provided in conjunction with the operation of the astigmatism corrector, and the set value (astigmatism corrector) of the astigmatism corrector is changed. The field of view is corrected so that the observed image does not move when the astigmatism is adjusted by canceling the movement of the image with respect to. At this time, a signal proportional to the set value of the astigmatism corrector is input to the aligner for correcting the visual field shift, and this proportional coefficient must be determined so that the image movement is canceled when the astigmatism is adjusted. I have to.
In order to make this adjustment, the setting value (current or the like) of the astigmatism corrector is periodically changed to find the proportional coefficient that minimizes the image movement at this time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように光軸の調
整を手動で行うには、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
整に時間を要することがある。また上記自動化による調
整も、光学条件により変化する調整用パラメータをその
光学条件毎に記憶しておく必要があり、光学条件を替え
て観察しようとする場合、その都度登録作業が必要であ
る。また仮に同じ光学条件で使用する場合であっても光
軸の経時変化によって、登録したパラメータに基づく調
整が困難になるという問題がある。またオペレータは軸
がずれていることに気が付かずに劣化した試料像に基づ
いて観察等を行う可能性もある。
In order to manually adjust the optical axis as described above, a technique backed by experience is required, and the adjustment accuracy may vary depending on the operator or the adjustment may take time. is there. Also, in the above-mentioned adjustment by automation, it is necessary to store the adjustment parameter that changes depending on the optical condition for each optical condition, and when observing by changing the optical condition, the registration work is required each time. Further, even if they are used under the same optical conditions, there is a problem that it becomes difficult to make adjustments based on the registered parameters due to the change over time of the optical axis. Further, the operator may not be aware that the axis is displaced and may perform observation or the like based on the deteriorated sample image.

【0005】本発明の目的は、光学条件を変更した場合
や光軸の経時変化によって荷電粒子線の状態が変化して
も、容易に光軸の調整を可能とすると共に、光軸の調整
の自動化を実現するのに好適な荷電粒子線装置の提供に
ある。
The object of the present invention is to enable easy adjustment of the optical axis even when the state of the charged particle beam changes due to changes in the optical conditions or the change of the optical axis with time, and it is possible to adjust the optical axis. It is to provide a charged particle beam device suitable for realizing automation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電
粒子線を調節する光学素子と、当該光学素子に対して軸
調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒子線装置
において、前記アライメント偏向器の偏向量を演算する
演算手段を備え、当該演算手段には前記偏向量を演算す
るための複数の演算法が記憶され、当該演算法を選択す
る選択手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置を
提供する。
In order to achieve the above object, a charged particle source, an optical element for adjusting a charged particle beam emitted from the charged particle source, and an alignment for adjusting the axis of the optical element. In a charged particle beam apparatus including a deflector, an arithmetic means for calculating a deflection amount of the alignment deflector is provided, and the arithmetic means stores a plurality of arithmetic methods for calculating the deflection amount. There is provided a charged particle beam device comprising a selection means for selecting.

【0007】このような構成によれば、荷電粒子線の光
学条件に関わらず、精度の高い軸調整を自動で実行する
ことが可能となる。なお、本発明の他の構成について
は、発明の実施の形態の欄にて詳細に説明する。
With such a configuration, it becomes possible to automatically perform highly accurate axis adjustment regardless of the optical conditions of the charged particle beam. Note that other configurations of the present invention will be described in detail in the section of the embodiments of the present invention.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明の一例である走査電子顕微
鏡の概略構成図である。陰極1と第一陽極2の間には、
コンピュータ40で制御される高圧制御電源20により
電圧が印加され、所定のエミッション電流で一次電子線
4が陰極1から引き出される。陰極1と第二陽極3の間
には、コンピュータ40で制御される高圧制御電源20
により加速電圧が印加され、陰極1から放出された一次
電子線4が加速されて後段のレンズ系に進行する。一次
電子線4は、レンズ制御電源21で制御された収束レン
ズ5で収束され、絞り板8で一次電子線の不要な領域が
除去された後に、レンズ制御電源22で制御された収束
レンズ6、および対物レンズ制御電源23で制御された
対物レンズ7により試料10に微小スポットとして収束
される。対物レンズ7は、インレンズ方式,アウトレン
ズ方式、およびシュノーケル方式(セミインレンズ方
式)など、種々の形態をとることができる。また、試料
に負の電圧を印加して一次電子線を減速させるリターデ
ィング方式も可能である。さらに、各々のレンズは、複
数の電極で構成される静電型レンズで構成してもよい。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope which is an example of the present invention. Between the cathode 1 and the first anode 2,
A voltage is applied by the high voltage control power source 20 controlled by the computer 40, and the primary electron beam 4 is extracted from the cathode 1 with a predetermined emission current. A high voltage control power source 20 controlled by a computer 40 is provided between the cathode 1 and the second anode 3.
Is applied with an acceleration voltage, the primary electron beam 4 emitted from the cathode 1 is accelerated, and advances to the lens system in the subsequent stage. The primary electron beam 4 is converged by the converging lens 5 controlled by the lens control power source 21, and after the unnecessary area of the primary electron beam is removed by the diaphragm plate 8, the converging lens 6, which is controlled by the lens control power source 22, Then, the objective lens 7 controlled by the objective lens control power supply 23 converges it on the sample 10 as a minute spot. The objective lens 7 can take various forms such as an in-lens system, an out-lens system, and a snorkel system (semi-in-lens system). Further, a retarding method in which a negative voltage is applied to the sample to decelerate the primary electron beam is also possible. Further, each lens may be an electrostatic lens including a plurality of electrodes.

【0010】一次電子線4は、走査コイル9で試料10
上を二次元的に走査される。一次電子線の照射で試料1
0から発生した二次電子等の二次信号12は、対物レン
ズ7の上部に進行した後、二次信号分離用直交電磁界
(EXB)発生器11により、一次電子と分離されて二
次信号検出器13に検出される。二次信号検出器13で
検出された信号は、信号増幅器14で増幅された後、画
像メモリ25に転送されて像表示装置26に試料像とし
て表示される。
The primary electron beam 4 is supplied to the sample 10 by the scanning coil 9.
The top is scanned two-dimensionally. Sample 1 by irradiation of primary electron beam
A secondary signal 12 such as a secondary electron generated from 0 travels to the upper part of the objective lens 7 and is then separated from the primary electron by a secondary signal separation orthogonal electromagnetic field (EXB) generator 11 to be a secondary signal. It is detected by the detector 13. The signal detected by the secondary signal detector 13 is amplified by the signal amplifier 14, then transferred to the image memory 25 and displayed on the image display device 26 as a sample image.

【0011】走査コイル9の近傍もしくは同じ位置に1
段の偏向コイル51(対物レンズ用アライナー)が配置
されており、対物レンズに対するアライナーとして動作
する。また、対物レンズと絞り板との間には、Xおよび
Y方向の非点を補正するための8極の非点補正コイル5
2(非点補正器)が配置される。非点補正コイルの近
傍、もしくは同じ位置には非点補正コイルの軸ずれを補
正するアライナー53が配置される。
1 near the scanning coil 9 or at the same position
A stepped deflection coil 51 (an aligner for an objective lens) is arranged and operates as an aligner for the objective lens. Further, between the objective lens and the diaphragm plate, an 8-pole astigmatism correction coil 5 for correcting astigmatism in the X and Y directions.
2 (astigmatism corrector) is arranged. An aligner 53 that corrects the axial deviation of the astigmatism correction coil is arranged near or at the same position as the astigmatism correction coil.

【0012】像表示装置26には、試料像のほかに電子
光学系の設定や走査条件の設定を行う種々の操作ボタン
の他、軸条件の確認や自動軸合わせの開始を指示するボ
タンを表示させることができる。
In addition to the sample image, the image display device 26 displays various operation buttons for setting the electron optical system and scanning conditions, as well as buttons for confirming the axis conditions and starting automatic axis alignment. Can be made.

【0013】一次電子線が対物レンズの中心からずれた
位置を通過した状態(軸がずれた状態)でフォーカス調
整を行うと、フォーカス調整に伴い視野の動きが生じ
る。オペレータが軸ずれに気が付いた場合、表示装置に
表示された処理開始ボタンをマウスでクリックするなど
の操作により軸合わせ処理の開始を指示することができ
る。オペレータから軸合わせの指令を受けると、コンピ
ュータ40は、以下の実施例で説明するようなフローに
沿って処理を開始する。
If focus adjustment is performed in a state where the primary electron beam has passed a position deviated from the center of the objective lens (a state in which the axis is deviated), movement of the visual field occurs due to the focus adjustment. When the operator notices the axis shift, he / she can instruct the start of the axis alignment process by an operation such as clicking the process start button displayed on the display device with a mouse. Upon receiving the axis alignment command from the operator, the computer 40 starts processing according to the flow described in the following embodiments.

【0014】なお、図1の説明は制御プロセッサ部が走
査電子顕微鏡と一体、或いはそれに準ずるものとして説
明したが、無論それに限られることはなく、走査電子顕
微鏡鏡体とは別に設けられた制御プロセッサで以下に説
明するような処理を行っても良い。その際には二次信号
検出器13で検出される検出信号を制御プロセッサに伝
達したり、制御プロセッサから走査電子顕微鏡のレンズ
や偏向器等に信号を伝達する伝達媒体と、当該伝達媒体
経由で伝達される信号を入出力する入出力端子が必要と
なる。また、以下に説明する処理を行うプログラムを記
憶媒体に登録しておき、画像メモリを有し走査電子顕微
鏡に必要な信号を供給する制御プロセッサで、当該プロ
グラムを実行するようにしても良い。
In the description of FIG. 1, the control processor unit is described as being integrated with the scanning electron microscope or equivalent thereto, but of course, the present invention is not limited to this, and the control processor provided separately from the scanning electron microscope body. Then, the processing described below may be performed. In that case, the detection signal detected by the secondary signal detector 13 is transmitted to the control processor, and the transmission medium for transmitting the signal from the control processor to the lens, the deflector, etc. of the scanning electron microscope, and the transmission medium. An input / output terminal for inputting / outputting a transmitted signal is required. Alternatively, a program for performing the process described below may be registered in a storage medium, and the control processor that has an image memory and supplies necessary signals to the scanning electron microscope may execute the program.

【0015】試料10はステージ15にセットされる。
コンピュータ40からの制御信号によってステージ15
が移動することにより試料上またはステージ上の任意の
位置に移動することができる。またステージ上にはビー
ム調整を行うための専用パターン16を配置することが
できる。
The sample 10 is set on the stage 15.
The stage 15 is controlled by the control signal from the computer 40.
Can move to any position on the sample or on the stage. In addition, a dedicated pattern 16 for performing beam adjustment can be arranged on the stage.

【0016】画像表示装置26と入力装置(マウスやキ
ーボードなど)42によって予め自動運転の条件を設定
することが可能である。自動運転の条件は記憶装置41
にレシピファイルとして保存される。レシピファイルに
は自動軸調整を実行するための条件も含まれる。
The conditions for automatic operation can be set in advance by the image display device 26 and the input device (mouse, keyboard, etc.) 42. Storage device 41
Is saved as a recipe file in. The recipe file also contains conditions for performing automatic axis adjustment.

【0017】(実施例1)図2の処理フローについて、
以下に詳細に説明する。
(Embodiment 1) Regarding the processing flow of FIG.
The details will be described below.

【0018】第1ステップ:対物レンズ7の現在の条
件、あるいは、現在の条件に基づいて決められる(例え
ば、現在のフォーカス条件からフォーカスを少しずらし
た条件)を条件1として対物レンズ7に設定する。次
に、アライナー51の現在の条件、あるいは、予め決め
られた条件をアライナー51の条件1として設定する。
この対物レンズ条件1とアライナー条件1で画像1を取
得する。
First step: The present condition of the objective lens 7 or a condition determined based on the present condition (for example, a condition where the focus is slightly deviated from the present focus condition) is set in the objective lens 7 as condition 1. . Next, the present condition of the aligner 51 or a predetermined condition is set as the condition 1 of the aligner 51.
An image 1 is acquired under the objective lens condition 1 and the aligner condition 1.

【0019】第2ステップ:アライナー51の条件をそ
のままにして、対物レンズの条件のみを対物レンズ条件
1に対して予め決められた値だけフォーカスのずれた第
2のフォーカス条件を設定して画像2を取得する。
Second step: With the condition of the aligner 51 unchanged, only the condition of the objective lens is set to the second focus condition in which the focus is deviated from the objective lens condition 1 by a predetermined value. To get.

【0020】第3ステップ,第4ステップ:アライナー
51の条件を条件1に対して予め決められた値だけずら
した条件を条件2として、これをアライナー51に設定
する。そして、対物レンズの条件をステップ1とステッ
プ2と同様に条件1、および条件2として、それぞれの
画像(画像3,画像4)を取得する。
Third step, fourth step: The condition of the aligner 51 is shifted from the condition 1 by a predetermined value, and the condition 2 is set to the aligner 51. Then, the conditions of the objective lens are set to Condition 1 and Condition 2 as in Steps 1 and 2, and the respective images (Image 3, Image 4) are acquired.

【0021】第5ステップ:画像1と同条件で再度画像
を取得し、これを画像5として登録する。
Fifth step: An image is acquired again under the same conditions as the image 1, and this is registered as the image 5.

【0022】第6ステップ:画像1と画像2の視差(画
像のずれ)を画像処理により検出し、これを視差1とし
て登録する。画像間の視差は、例えば、画像1と画像2
の画像を互いに画素単位でずらしながら画像相関を求
め、画像相関値が最大になる画像のずらし量から検出す
ることが可能である。その他、視差の検出が可能な画像
処理ならば、本実施例に適用が可能である。
Sixth step: The parallax (image shift) between the image 1 and the image 2 is detected by image processing, and this is registered as the parallax 1. The parallax between images is, for example, image 1 and image 2.
It is possible to obtain the image correlation while shifting the images of 1 to each other on a pixel-by-pixel basis, and detect from the shift amount of the image having the maximum image correlation value. In addition, any image processing capable of detecting parallax can be applied to this embodiment.

【0023】第7ステップ:画像1と画像2の視差を画
像処理により検出して、これを視差2として登録する。
Seventh step: The parallax between the image 1 and the image 2 is detected by image processing, and this is registered as the parallax 2.

【0024】第8ステップ:画像1と画像5の視差を画
像処理により検出して、これを視差3として登録する。
画像1と画像5とは同一条件で取得したものであるか
ら、これらの画像間にずれ(視差3)があれば、このず
れは試料やビームのドリフトによって作られたものであ
る。即ち、荷電粒子線の光学条件を或る状態(第1の状
態)とし、次に光学条件を他の状態(第2の状態)とし
た後、再度第1の状態とするときに、上記2つの第1の
状態でそれぞれ試料像を検出し、両者間のずれに基づい
てドリフトを算出している。
Eighth step: The parallax between the image 1 and the image 5 is detected by image processing, and this is registered as the parallax 3.
Since the image 1 and the image 5 were acquired under the same conditions, if there is a deviation (parallax 3) between these images, this deviation is created by the drift of the sample or the beam. That is, when the optical condition of the charged particle beam is set to a certain state (first state), the optical condition is set to another state (second state), and then the first state is set again, The sample image is detected in each of the first states, and the drift is calculated based on the shift between the two.

【0025】第9ステップ:視差3からドリフト成分を
検出して、視差1と視差2に対してドリフト成分を補正
(除去)する。例えば、画像1と画像5の取り込み間隔
がt秒であれば、単位時間(秒)当たりのドリフト
(d)は、d=(視差3)/tで表される。一方、画像
1と2,画像3と4の取り込み間隔がT12,T34と
すれば、視差1と視差2には、それぞれ、d×T12、
およびd×T34のドリフト成分が含まれていることに
なるため、視差1,視差2からドリフト成分を差し引く
ことで、軸ずれに起因した正確な視差を算出することが
できる。
Ninth step: A drift component is detected from the parallax 3 and the drift component is corrected (removed) with respect to the parallax 1 and the parallax 2. For example, if the capture interval between the image 1 and the image 5 is t seconds, the drift (d) per unit time (second) is represented by d = (parallax 3) / t. On the other hand, if the capturing intervals of the images 1 and 2 and the images 3 and 4 are T12 and T34, the parallax 1 and the parallax 2 are d × T12 and
Therefore, since the drift component of d × T34 is included, by subtracting the drift component from the parallax 1 and the parallax 2, it is possible to calculate the accurate parallax due to the axis shift.

【0026】第10ステップ,第11ステップ:ドリフ
ト補正された視差1と視差2からアライナー51の最適
値を計算して、アライナーに設定する。
10th and 11th steps: The optimum value of the aligner 51 is calculated from the parallax 1 and the parallax 2 that have been drift-corrected and set as the aligner.

【0027】図2の処理フローは、動作の理解が容易な
手順で記載したが、最初と最後の画像(ドリフト補正
用)を除けば、画像の取り込み順番は処理に影響を与え
ない。実際の処理では、処理の高速化を図るために、例
えば、対物レンズ条件7を条件1にして、画像1と画像
3とを連続して取り込み、次に、対物レンズ条件7を条
件2にして、画像2と画像4とを連続して取り込むこと
が可能である。電子顕微鏡の対物レンズは、通常磁界レ
ンズで構成され、インダクタンスが大きいため、インダ
クタンスが小さく高速制御が可能なアライナーを連続制
御する方法が実用上有効となる。
Although the processing flow of FIG. 2 is described as a procedure that makes it easy to understand the operation, the order of capturing images does not affect the processing except for the first and last images (for drift correction). In the actual processing, in order to speed up the processing, for example, the objective lens condition 7 is set to condition 1, images 1 and 3 are continuously captured, and then the objective lens condition 7 is set to condition 2. , Image 2 and image 4 can be continuously captured. Since the objective lens of an electron microscope is usually composed of a magnetic field lens and has a large inductance, a method of continuously controlling an aligner having a small inductance and capable of high speed control is practically effective.

【0028】図2の処理フローで対物レンズに対する軸
ずれが補正(修正)される原理を、図3により説明す
る。軸がずれた状態において、アライナー51の位置
(偏向面)でのビーム離軸量をWAL(複素変数:XAL
+j・YAL,j:虚数単位)、この位置で光軸に対す
るビームの傾きをWAL′(複素変数)とすると、電子
光学理論(近軸理論)に基づく軌道計算が可能である。
磁界形対物レンズの場合、レンズ電流値をI1からI2
へとΔI(=I1−I2)だけ変化させたときに生じる
像ずれ量(視差)をΔWi(複素変数:ΔXi+j・Δ
Yi)とすると、軌道計算により、ΔWiは次のように
表すことができる。
The principle of correcting (correcting) the axial deviation with respect to the objective lens in the processing flow of FIG. 2 will be described with reference to FIG. Position of the aligner 51 when the axis is displaced
The beam off-axis amount at (deflection surface) is WAL (complex variable: XAL
+ J.YAL, j: imaginary unit), and the inclination of the beam with respect to the optical axis at this position is WAL '(complex variable), the orbit calculation based on the electron optical theory (paraxial theory) is possible.
In the case of a magnetic field type objective lens, the lens current value is changed from I1 to I2.
The image shift amount (parallax) that occurs when ΔI (= I1-I2) is changed to ΔWi (complex variable: ΔXi + j · Δ)
Yi), ΔWi can be expressed as follows by the trajectory calculation.

【0029】[0029]

【数1】 ΔWi=K・ΔI・(WAL・A+WAL′・B) (1) ここで、K,A,Bは、測定の際の軸ずれ状態と、対物
レンズの動作条件(加速電圧や対物レンズの焦点距離、
あるいは対物レンズの物点位置など)で決まるパラメー
タ(複素数)である。対物レンズに対して軸がずれた状
態とは、式(1)においてΔWiが0以外の値を持つこと
を意味する。したがって、従来は、対物レンズの電流を
ΔIだけ周期的に変化させて、このときの像ずれΔWi
をオペレータが認識し、像ずれを無くすようにアライナ
ーの条件を調整していた。すなわち、軸ずれが補正され
るアライナーの最適値とは、式(1)の右辺がΔIによ
らず0となる条件を指している。この条件を書き出す
と、
[Expression 1] ΔWi = K · ΔI · (WAL · A + WAL ′ · B) (1) Here, K, A, and B are the axial deviation state at the time of measurement and the operating condition of the objective lens (acceleration voltage and objective). The focal length of the lens,
Alternatively, it is a parameter (complex number) determined by the object point position of the objective lens). The state in which the axis is offset with respect to the objective lens means that ΔWi has a value other than 0 in Expression (1). Therefore, conventionally, the current of the objective lens is periodically changed by ΔI, and the image shift ΔWi at this time is changed.
Was recognized by the operator and the aligner conditions were adjusted so as to eliminate the image shift. That is, the optimum value of the aligner in which the axis deviation is corrected refers to the condition that the right side of the equation (1) is 0 regardless of ΔI. If you write this condition out,

【0030】[0030]

【数2】 (WAL・A+WAL′・B)=0 (2) となり、この条件を満たすアライナーの動作条件が最適
値となる。軸ずれがあるとアライナー偏向面では入射ビ
ームの傾きも伴うため、これをWAL0′とし、アライ
ナーによる偏向角(制御値)をWAL1′とすると
(2) (WAL · A + WAL ′ · B) = 0 (2), and the operating condition of the aligner that satisfies this condition is the optimum value. If there is an axis deviation, the incident beam is also tilted on the aligner deflection surface, so let this be WAL0 'and the deflection angle (control value) by the aligner be WAL1'.

【0031】[0031]

【数3】 WAL′=WAL0′+WAL1′ (3) で表される。よって、式(2)を満たすアライナーの条
件WAL1′(アライナーの最適値)を求めることが軸
調整機能の目的となる。アライナーを電磁コイルで構成
する場合には、偏向角WAL1′はアライナーのコイル
電流に比例する。以上の関係から式(1)を書き直す
と、
## EQU3 ## WAL '= WAL0' + WAL1 '(3) Therefore, the purpose of the axis adjusting function is to obtain the aligner condition WAL1 ′ (optimum value of the aligner) that satisfies the expression (2). When the aligner is composed of electromagnetic coils, the deflection angle WAL1 'is proportional to the coil current of the aligner. Rewriting equation (1) from the above relationship,

【0032】[0032]

【数4】 ΔWi=ΔI・(A1+WAL1′・B1) (4) が得られる。ここで、A1,B1は以下の項をまとめた
ものである。
## EQU00004 ## .DELTA.Wi = .DELTA.I. (A1 + WAL1'.B1) (4) is obtained. Here, A1 and B1 are the following items.

【0033】[0033]

【数5】 A1=K・(WAL・A+WAL0′・B) (5)[Equation 5]       A1 = K ・ (WAL ・ A + WAL0 ′ ・ B) (5)

【0034】[0034]

【数6】 B1=K・B (6) 式(4)より、アライナーの最適値WAL1′は[Equation 6]       B1 = K ・ B (6) From the formula (4), the optimum value WAL1 ′ of the aligner is

【0035】[0035]

【数7】 WAL1′=−A1/B1 (7) で与えられるため、A1とB1を求めることにより、ア
ライナーの最適値を計算することができる。式(4)に
おいて、ΔIは対物レンズの電流変化量であるから、既
知の値として予め決めることができる。したがって、ア
ライナーを予め定めた任意の2条件に設定し、その各々
においてΔIに対する視差ΔWiを画像処理により検出
すると、式(4)より未知数A1,B1を求めるための
方程式が得られる。この方程式からA1,B1を解くこ
とができるため、アライナーの最適条件を式(7)から
決定することができる。
Since it is given by WAL1 '=-A1 / B1 (7), the optimum value of the aligner can be calculated by obtaining A1 and B1. In Expression (4), ΔI is the amount of change in the current of the objective lens, and thus can be determined in advance as a known value. Therefore, when the aligner is set to any two predetermined conditions and the parallax ΔWi with respect to ΔI is detected by image processing in each of them, an equation for obtaining the unknowns A1 and B1 can be obtained from the equation (4). Since A1 and B1 can be solved from this equation, the optimum condition of the aligner can be determined from the equation (7).

【0036】即ち、アライナーを予め定めた任意の2条
件に設定したときに得られる視差ΔWiが小さくなる
(理想的にはゼロとなる)ような条件でA,Bのような
未知数のn次方程式を解くことによって、電子光学系の
動作条件に依存しない条件を導き出すことができる。こ
の条件に基づいてアライナー条件(アライナーの励磁条
件)を導き出すことができる。なお、アライナー51
は、少なくとも対物レンズ主面におけるビーム通過位置
を二次元的に制御可能な配置、あるいは構造を有してい
る。仮に、アライナーによるビームの偏向支点が対物レ
ンズ主面近傍に存在すると、対物レンズに対する軸ずれ
の状態が制御できなくなるためである。即ち本発明実施
例のように電磁コイルを用いたアライメント偏向器(ア
ライナー)の場合、光学条件によって変化するコイルへ
の励磁電流(偏向信号)を検出することが可能になる。
例えば対物レンズの励磁条件の変化や、試料に印加する
リターディング電圧の大きさによって、変化する励磁電
流を、観察時の光学条件に基づいて検出することができ
るので、光学条件ごとに異なるパラメータを登録してお
く必要がなくなり、また経時変化により、ビームの条件
が変化したとしても、その変化した状態における適正な
アライメントコイルへの励磁電流を検出することが可能
になる。
That is, under the condition that the parallax ΔWi obtained when the aligner is set to any two predetermined conditions becomes small (ideally, it becomes zero), n-th order equations of unknown quantities such as A and B are obtained. By solving, it is possible to derive a condition that does not depend on the operating condition of the electron optical system. The aligner condition (exciting condition of the aligner) can be derived based on this condition. The aligner 51
Has an arrangement or structure capable of two-dimensionally controlling the beam passage position on at least the main surface of the objective lens. This is because if the deflection fulcrum of the beam due to the aligner exists near the main surface of the objective lens, the state of axis deviation with respect to the objective lens cannot be controlled. That is, in the case of the alignment deflector (aligner) using the electromagnetic coil as in the embodiment of the present invention, it becomes possible to detect the exciting current (deflection signal) to the coil which changes depending on the optical condition.
For example, it is possible to detect the exciting current that changes depending on the change in the excitation condition of the objective lens and the magnitude of the retarding voltage applied to the sample, based on the optical condition at the time of observation. It is not necessary to register it, and even if the beam condition changes due to a change over time, it is possible to detect an appropriate exciting current to the alignment coil in the changed state.

【0037】このように本発明実施例によれば、変化す
る軸ずれの状態や荷電粒子光学系の光学素子の動作条件
(例えば、ビームエネルギーや焦点距離,光学倍率な
ど)に対応が可能であり、軸調整の自動化を容易に実現
することが可能になる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to cope with the changing state of the axis deviation and the operating conditions of the optical element of the charged particle optical system (for example, beam energy, focal length, optical magnification, etc.). It becomes possible to easily realize automation of axis adjustment.

【0038】なお、軸ずれの大きさは、ΔIに対する視
差ΔWiの大きさで定量化することができる。したがっ
て、例えば、試料交換や電子光学系の条件変更など、軸
ずれが発生する可能性を伴う操作を行ったときに、ΔI
による視差ΔWiを検出する処理を実行すれば、軸ずれ
を未然に検出することができる。さらに、ΔWiがある
所定の値を超えると、オペレータに軸調整が必要である
ことを伝えるメッセージを表示することができる。図5
に、軸ずれを検出したときのメッセージ画面の一例を示
す。オペレータは、このメッセージに従って、必要とな
れば、入力手段により軸調整処理を実行させることがで
きる。入力手段は、例えば、メッセージ画面(例えば、
図5)に表示されたアイコンやモニタに表示された他の
専用アイコンをマウスでクリックしたり、あるいは、メ
ニュー画面から処理コマンドを指定するなど、種々の形
態をとることができる。
The magnitude of the axis deviation can be quantified by the magnitude of the parallax ΔWi with respect to ΔI. Therefore, for example, when an operation involving a possibility of axis misalignment occurs, such as sample replacement or electron optical system condition change, ΔI
By executing the processing for detecting the parallax ΔWi due to, the axis deviation can be detected in advance. Furthermore, when ΔWi exceeds a predetermined value, a message can be displayed to inform the operator that axis adjustment is required. Figure 5
An example of the message screen when the axis deviation is detected is shown in FIG. According to this message, the operator can cause the input unit to execute the axis adjusting process if necessary. The input means is, for example, a message screen (for example,
Various forms can be taken, such as clicking the icon displayed in FIG. 5) or another dedicated icon displayed on the monitor with a mouse, or designating a processing command from the menu screen.

【0039】(実施例2)一方、非点補正器52につい
ても、本実施例では自動軸調整が可能である。非点補正
器では、光軸と直交する面内において、ビームを収束さ
せる作用とビームを発散させる作用とが方向を異にして
発生する。したがって、ビームが非点補正場の中心を通
過していないと、非点補正場中心からのずれに対応した
方向に偏向作用を受けることになる。このとき、非点収
差の補正に連動して偏向作用も変化するため、非点収差
の調整操作に連動して像が移動し、調整操作が困難にな
る。これを補正するために、従来は、非点補正器52の
信号(Xstg,Ystg)に連動した信号を別のアラ
イナー53に入力して、アライナー53で発生する像の
動きでもって非点補正器による像の動きをキャンセルす
るようにしている。このとき、アライナー53に入力す
る信号(複素変数)をWs1とすると、Ws1は次の式
で表される。
(Embodiment 2) On the other hand, the astigmatism corrector 52 can also be automatically adjusted in this embodiment. In the astigmatism corrector, the action of converging the beam and the action of diverging the beam occur in different directions in the plane orthogonal to the optical axis. Therefore, if the beam does not pass through the center of the astigmatism correction field, it will be deflected in the direction corresponding to the deviation from the center of the astigmatism correction field. At this time, since the deflection action also changes in association with the correction of astigmatism, the image moves in conjunction with the adjustment operation of astigmatism, making the adjustment operation difficult. In order to correct this, conventionally, a signal interlocked with the signals (Xstg, Ystg) of the astigmatism corrector 52 is input to another aligner 53, and the astigmatism corrector is generated by the movement of the image generated by the aligner 53. The movement of the image due to is canceled. At this time, if the signal (complex variable) input to the aligner 53 is Ws1, Ws1 is expressed by the following equation.

【0040】[0040]

【数8】 Ws1=Ksx・Xstg+Ksy・Ystg (8) ここで、Ksx,Ksyは複素変数で表される係数であ
る。いま、非点補正器の信号(Xstg,Ystg)を
それぞれΔXstg,ΔYstgだけ別々に変化させた
とすると、各々の変化に対応する観察像の動き(視差)
ΔWix,ΔWiyは、それぞれ次のようになる。
## EQU8 ## Ws1 = Ksx.Xstg + Ksy.Ystg (8) Here, Ksx and Ksy are coefficients represented by complex variables. Now, assuming that the signals (Xstg, Ystg) of the astigmatism corrector are changed by ΔXstg and ΔYstg, respectively, the movement (parallax) of the observed image corresponding to each change.
ΔWix and ΔWy are as follows, respectively.

【0041】[0041]

【数9】 ΔWix=ΔXstg・(Asx+Bx・Ksx) (9)[Equation 9]       ΔWix = ΔXstg · (Asx + Bx · Ksx) (9)

【0042】[0042]

【数10】 ΔWiy=ΔYstg・(Asy+By・Ksy) (10) ここで、Asx,Asyは、非点補正器に対するビーム
の軸ずれに対応してその値が決まる複素変数である。K
sx,Ksyは、装置で制御する軸調整パラメータ(複
素変数)を表す。また、Bx,Byは、アライナーの位
置や偏向感度,電子光学系の条件などで決まる複素変数
である。従来は、非点補正器にそれぞれΔXstg,Δ
Ystgの変調信号を加えて、そのときの像の動き(Δ
Wix,ΔWiy)をオペレータが認識し、これを無く
すようにパラメータKsx,Ksyの手動調整が行われて
いた。
[Expression 10] ΔWiy = ΔYstg · (Asy + By · Ksy) (10) Here, Asx and Asy are complex variables whose values are determined corresponding to the axis deviation of the beam with respect to the astigmatism corrector. K
sx and Ksy represent axis adjustment parameters (complex variables) controlled by the device. Bx and By are complex variables determined by the position of the aligner, the deflection sensitivity, the conditions of the electron optical system, and the like. Conventionally, the astigmatism correctors are respectively ΔXstg, Δ
The Ystg modulation signal is added, and the image movement (Δ
The operator recognizes (Wix, ΔWy), and the parameters Ksx, Ksy are manually adjusted so as to eliminate this.

【0043】これが、非点補正器に対する軸調整操作で
ある。すなわち、非点補正器に対して軸を合わせる操作
は、式(9)、および式(10)において、ΔXst
g,ΔYstgによらずΔWix,ΔWiyが0となる
係数Ksx,Ksyを求めることに対応する。なお、Δ
Wix,ΔWiyはゼロになることが理想であるが、そ
れには限られずゼロに近くなるようにΔWを小さくする
ような条件で係数を求めるようにしても良い。式(9)
および式(10)の形式は、先に示した式(4)と全く同
じであり、対物レンズの電流値変化(ΔI)を非点補正
器の信号変化(ΔXstg,ΔYstg)に置き換えれ
ば、視差検出とその演算処理によりアライナー53に対
する最適制御パラメータ(Ksx,Ksy)を求めるこ
とができる。このための処理フローを図4に示す。非点
補正器による視野ずれを補正するアライナーは、試料上
におけるビームの位置を補正するためのものであるか
ら、試料上での位置が制御できる位置に配置されなけれ
ばならない。
This is the axis adjustment operation for the astigmatism corrector. That is, the operation of aligning the axis with the astigmatism corrector is performed by using ΔXst in Equations (9) and (10).
This corresponds to obtaining coefficients Ksx and Ksy at which ΔWix and ΔWyy become 0 regardless of g and ΔYstg. Note that Δ
Although it is ideal that Wix and ΔWy are zero, the present invention is not limited to this, and the coefficient may be obtained under the condition that ΔW is reduced so as to be close to zero. Formula (9)
The form of the equation (10) and the equation (10) are exactly the same as the equation (4) shown above. If the current value change (ΔI) of the objective lens is replaced with the signal change (ΔXstg, ΔYstg) of the astigmatism corrector, The optimum control parameters (Ksx, Ksy) for the aligner 53 can be obtained by the detection and the arithmetic processing thereof. The processing flow for this is shown in FIG. Since the aligner that corrects the field shift by the astigmatism corrector is for correcting the position of the beam on the sample, it must be arranged at a position where the position on the sample can be controlled.

【0044】非点補正器に対する軸ずれの大きさは、非
点補正器の信号にΔXstg,ΔYstgの変化を与え
たときの像ずれ(視差)により定量化できる。そのた
め、本実施例では、先に示した対物レンズに対する軸ず
れの場合と同様、光軸の状態が変化する可能性のある操
作(加速電圧の変化や試料交換,フォーカス位置の変更
など)を行ったときに、視差検出を行い、オペレータに
軸ずれの状態を表示して知らせることができる。オペレ
ータは、この表示に従い、必要となれば、画面上に表示
した入力手段により、非点補正器の軸合わせ処理の実行
を指示することができる。入力手段は、例えば、モニタ
に表示された専用のアイコンをマウスでクリックした
り、あるいは、メニュー画面から処理を指定するなど、
種々の形態をとることができる。
The magnitude of the axis deviation with respect to the astigmatism corrector can be quantified by the image deviation (parallax) when the signals of the astigmatism corrector are changed by ΔXstg and ΔYstg. Therefore, in this embodiment, as in the case of the axis deviation with respect to the objective lens described above, an operation that may change the state of the optical axis (change of accelerating voltage, sample exchange, change of focus position, etc.) is performed. In this case, parallax detection can be performed and the operator can be notified by displaying the state of axis deviation. According to this display, the operator can instruct to execute the axial alignment processing of the astigmatism corrector, if necessary, by the input means displayed on the screen. Input means, for example, by clicking the dedicated icon displayed on the monitor with the mouse, or specify the process from the menu screen,
It can take various forms.

【0045】本発明の形態では、オペレータが不適切な
画像の状態(フォーカスが著しくずれた状態や構造情報
がほとんど含まれない画像の状態)で、誤って軸調整処
理を指示した場合に、処理の誤動作を防止することがで
きる。この機能の説明を図6の処理フローにより説明す
る。軸ずれの検出処理、あるいは、軸調整処理の開始が
指示された場合、CPU40は、まず、現状の画像を取
り込み、取り込んだ画像の定量化(画質定量化)処理を
実行する。この定量化手段による処理は、画像に視差検
出に必要な構造情報があるかどうかを定量化するもので
ある。この処理の出力としては、例えば、画像をフーリ
エ変換し、この結果から次の式で計算される定量値Fi
を用いることができる。
In the embodiment of the present invention, when the operator erroneously instructs the axis adjustment processing in an improper image state (a state in which the focus is significantly deviated or an image in which structural information is hardly included), the processing is performed. Can be prevented from malfunctioning. This function will be described with reference to the processing flow of FIG. When it is instructed to start the axis misalignment detection process or the axis adjustment process, the CPU 40 first captures the current image and executes a quantification (image quality quantification) process of the captured image. The processing by the quantification means quantifies whether or not the image has structural information necessary for parallax detection. The output of this processing is, for example, the Fourier transform of the image, and the quantitative value Fi calculated from the result by the following equation.
Can be used.

【0046】[0046]

【数11】 Fi=ΣΣ[F(fx,fy)・fxn・fyn] (11) ここで、F(fx,fy)は画像の二次元フーリエ変換
(FFT)を表し、fx,fyは空間周波数を表す。指
数nとして1以上の実数や整数を用いることにより、画
質の適切な定量化が可能になる。すなわち、画像に構造
情報がないと、fx,fyが0より大きい領域でF(f
x,fy)が非常に小さい値になるため、式(11)の
計算結果から、画質に適切な構造情報があるか否かの判
断が可能である。この定量値Fiが予め決定された所定
値以下、或いは未満の場合、アライメント信号演算に適
さないという判断によって、警報を発生するようにする
と良い。この警報は図5に示すような表示によるものや
音によるものであっても良い。
Fi = ΣΣ [F (fx, fy) · fx n · fy n ] (11) where F (fx, fy) represents the two-dimensional Fourier transform (FFT) of the image, and fx and fy are Represents spatial frequency. By using a real number or an integer of 1 or more as the index n, it is possible to appropriately quantify the image quality. That is, if there is no structural information in the image, F (f
Since x, fy) is a very small value, it is possible to judge from the calculation result of Expression (11) whether or not there is structural information suitable for image quality. When the quantitative value Fi is less than or equal to a predetermined value that is determined in advance, or less than the predetermined value, an alarm may be issued by determining that the quantitative value Fi is not suitable for alignment signal calculation. This alarm may be displayed or sounded as shown in FIG.

【0047】(実施例3)図7は、本発明の第3の実施
例を説明するための図であり、像表示装置に表示される
自動軸ずれ補正の環境を設定するための設定画面を示す
図である。走査電子顕微鏡の操作者はこの画面から自動
軸調の環境を設定する。本実施例の場合は、設定画面上
で、ポインティングデバイス60によって設定する例に
ついて説明する。まず、オペレータはアパーチャアライ
メントを自動的に実行するか否かを判断し、“視差検出
に基づく補正”,“既定値補正”又は“しない”のいず
れかを選択する。“視差検出に基づく補正”は、実施例
1で説明したステップで軸ずれ補正を行うモードであ
る。このモードを選択すれば一次電子線の経時変化によ
らず長時間安定した軸補正精度を得ることができる。
“既定値補正”は、対物レンズの励磁条件や試料と対物
レンズ間の距離(ワーキングディスタンス等の複数の光
学条件)毎に発生する軸ずれを図示しないメモリに予め
登録しておき、所定の光学条件が設定されたとき、登録
された軸調整条件で軸調を行うようにするモードであ
る。このモードは例えば経時的な軸ずれの変化が発生し
ないような場合や、光学条件を変化させてもほぼ同様の
軸ずれが認められる場合に選択すると良い。この設定で
は既定値に基づいて補正を行うため、軸調整条件の検
出、演算時間を必要とせず処理時間の向上が可能であ
る。“しない”は軸調整を行わないモードであり、軸ず
れが起きないような環境で選択することが望ましい。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention. A setting screen for setting an environment for automatic axis deviation correction displayed on the image display device is shown in FIG. FIG. The operator of the scanning electron microscope sets the environment of automatic axis adjustment from this screen. In the case of the present embodiment, an example of setting with the pointing device 60 on the setting screen will be described. First, the operator determines whether or not to automatically execute the aperture alignment, and selects either "correction based on parallax detection", "predetermined value correction" or "no correction". The “correction based on parallax detection” is a mode in which the axis deviation is corrected in the steps described in the first embodiment. If this mode is selected, stable axis correction accuracy can be obtained for a long time regardless of changes with time of the primary electron beam.
The “preset value correction” is performed by registering in advance a memory (not shown) with the axis deviation that occurs for each excitation condition of the objective lens and each distance (a plurality of optical conditions such as working distance) between the sample and the objective lens, and the predetermined optical In this mode, when the condition is set, the axis adjustment is performed under the registered axis adjustment condition. This mode may be selected, for example, when there is no change in the axis deviation over time, or when substantially the same axis deviation is recognized even if the optical conditions are changed. In this setting, since the correction is performed based on the default value, it is possible to improve the processing time without detecting the axis adjustment condition and the calculation time. "No" is a mode in which axis adjustment is not performed, and it is desirable to select in an environment where axis deviation does not occur.

【0048】以上のように、環境設定画面により複数の
補正モードを選択できるようにしておけば、走査電子顕
微鏡の使用条件や環境等に基づいて、適正な補正条件を
選択することが可能になる。
As described above, by making it possible to select a plurality of correction modes on the environment setting screen, it becomes possible to select an appropriate correction condition based on the usage conditions of the scanning electron microscope, the environment and the like. .

【0049】次にオペレータは自動軸調タイミングを選
択する。この選択は例えば軸ずれの頻度が高いような場
合は、軸調の精度を考慮して“分析点毎”を設定し、測
定個所毎に軸ずれ補正を行い、軸ずれがあまり発生しな
いようであれば、スループットを考慮して“ウェハ毎”
を選択し、走査電子顕微鏡による測定対象であるウェハ
を交換するたびに軸ずれ補正を行うと良い。このような
選択肢を設けることで、走査電子顕微鏡の使用条件や環
境等に基づいて、適正な軸ずれ補正タイミングを選択す
ることが可能になる。また“所定値を超えたとき”を選
択すると、分析点毎或いはウェハ毎に対物レンズ電流変
化量ΔIに対する視差ΔWiを検出し、ΔWiが所定の
値を超えたときに“視差検出に基づく補正”が行われ
る。ほかに“ユーザー設定”を選択すると予め別途登録
された軸調タイミングで軸調が行われる。
Next, the operator selects automatic axis adjustment timing. For example, if there is a high frequency of axis misalignment, set "for each analysis point" in consideration of the accuracy of the axis adjustment and perform axis misalignment correction at each measurement point so that it seems that axis misalignment does not occur much. If available, "per wafer" considering throughput
Is selected, and the axis deviation is corrected every time the wafer to be measured by the scanning electron microscope is exchanged. By providing such an option, it becomes possible to select an appropriate axis deviation correction timing based on the usage conditions and environment of the scanning electron microscope. If "when the value exceeds the predetermined value" is selected, the parallax ΔWi with respect to the objective lens current change amount ΔI is detected for each analysis point or each wafer, and when the value ΔWi exceeds the predetermined value, "correction based on the parallax detection". Is done. In addition, if "User setting" is selected, the axis adjustment is performed at the axis adjustment timing that is separately registered in advance.

【0050】次にオペレータは補正量グラフを登録する
か、しないかを選択する。ここでいう補正量グラフとは
図8(a)に示すような形で像表示装置に表示される。
実施例1に示す技術では最終的に非点補正器用アライナ
ー53へのコイル電流を算出しているが、このコイル電
流と補正前のコイル電流の大きさの違いは光軸からビー
ムがどれだけずれていたかを表すものであり、この程度
をプロットしグラフ化することで、軸ずれの程度の推移
を判断することができる。もしこの軸ずれの推移がほぼ
一定値を示すようであれば、その後の軸ずれの状態も同
様であるとの判断のもとに、先の“既定値補正”に切り
替えることで、“視差検出に基づく補正”に要する軸調
整条件の検出時間,演算時間を削除でき、スループット
を向上させることができる。このようなグラフを表示す
ることで、オペレータに、適切な自動軸調を行うための
判断を委ねることができ、適正な軸調条件を設定するこ
とができる。
Next, the operator selects whether to register the correction amount graph or not. The correction amount graph mentioned here is displayed on the image display device in a form as shown in FIG.
In the technique shown in the first embodiment, the coil current to the astigmatism corrector aligner 53 is finally calculated. The difference between the coil current and the coil current before correction is how much the beam deviates from the optical axis. It indicates whether or not it has occurred, and by plotting this degree and making a graph, it is possible to determine the transition of the degree of axis deviation. If the shift of the axis shift shows a nearly constant value, it is judged that the state of the axis shift thereafter is also the same, and by switching to the above “preset value correction”, “parallax detection” is performed. It is possible to eliminate the detection time and the calculation time of the axis adjustment condition required for the "correction based on" and to improve the throughput. By displaying such a graph, it is possible to entrust the operator with a judgment for performing an appropriate automatic axial adjustment, and it is possible to set an appropriate axial adjustment condition.

【0051】図8(b)に示すグラフは、図8(a)の
補正量グラフに重畳して、半導体パターン幅の測長結果
を表示した例である。半導体パターン幅の測長は、測長
対象パターンがある半導体デバイス上に電子線を一次元
的、或いは二次元的に走査して得られる二次電子や反射
電子の検出量に基づいて形成されるラインプロファイル
の幅を測ることで行われる。このようにして得られる対
象パターンの測長結果と、設計情報に基づくパターン寸
法の誤差を図8(a)に示す補正量グラフに重畳してプ
ロットしている。
The graph shown in FIG. 8 (b) is an example in which the measurement result of the semiconductor pattern width is displayed by being superimposed on the correction amount graph of FIG. 8 (a). The length measurement of the semiconductor pattern width is formed based on the detection amount of secondary electrons or backscattered electrons obtained by one-dimensionally or two-dimensionally scanning an electron beam on a semiconductor device having a pattern to be measured. This is done by measuring the width of the line profile. The length measurement result of the target pattern thus obtained and the error of the pattern dimension based on the design information are superimposed and plotted on the correction amount graph shown in FIG.

【0052】図8(b)において、aと記した個所は、
視差ΔWiが或る定められた範囲を超えたため、或いは
視差検出に必要な構造情報がなかったため(実施例2で
説明した定量値Fiが、或る値以下或いは未満の場
合)、“視差検出に基づく補正”を行わない条件で測長
を行った個所である。この部分は補正量がゼロの場合と
区別できるように、色を変える等、他の部分と識別して
表示することが望ましい。以下の説明では視差ΔWiが
定められた範囲を超えたときは“視差検出に基づく補
正”を行わずに測長を実行する場合について説明する
が、これに限られず前述したようにオペレータに軸調整
等を促すための警報を発生し自動測長を停止したりして
も良い。なお、“視差検出に基づく補正”を行わなかっ
たにも関わらず測長を続行する場合、得られた測長値が
誤っている恐れがある。このような場合、後に目視で測
長が正しく行われたか否かの確認をすべく、測長値と併
せて測長の際に得られた試料像,ラインプロファイル、
或いは電子顕微鏡の光学条件のうち少なくとも1つを記
憶しておくと良い。オペレータはこれらの情報と共に得
られた測長結果とを照らし合わせることで、測長の信頼
度を判断することができる。
In FIG. 8 (b), the part marked a is
Since the parallax ΔWi exceeds a certain defined range or there is no structural information necessary for parallax detection (when the quantitative value Fi described in the second embodiment is less than or less than a certain value), “for parallax detection This is the point where the length measurement was performed under the condition that "based correction" was not performed. It is desirable to display this portion by distinguishing it from other portions such as changing the color so that it can be distinguished from the case where the correction amount is zero. In the following description, when the parallax ΔWi exceeds the predetermined range, the case where the length measurement is executed without performing the “correction based on the parallax detection” will be described, but the present invention is not limited to this, and the axis adjustment can be performed by the operator as described above. It is also possible to stop the automatic length measurement by issuing an alarm for prompting such as. If the length measurement is continued even though the “correction based on parallax detection” is not performed, the obtained length measurement value may be incorrect. In such a case, in order to visually confirm whether or not the length measurement was correctly performed later, along with the length measurement value, the sample image, line profile, and
Alternatively, at least one of the optical conditions of the electron microscope may be stored. The operator can judge the reliability of the length measurement by comparing the obtained length measurement result with the above information.

【0053】次にオペレータは視差ΔWiが或る定めら
れた範囲を超えているとき、或いは設定値Fiが或る値
以下或いは未満の場合に、どのような処理を行うかを選
択する。“測長停止”を選択すると自動的かつ連続的に
実行されている測長が停止状態となり、電子線は図示し
ないブランキング機構で試料に照射されないようにブラ
ンキングされ待機状態となる。このとき像表示画面に、
図5に示すようなメッセージを表示しても良い。この中
で単なる“続行”は“視差検出に基づく補正”を行わな
いでそのまま測長を行うモードである。“試料像登録の
上続行”は先に説明したように“視差検出に基づく補
正”を行わないで得られた試料像等を測長結果と共に登
録しておくモードである。“既定値補正に切替”は“視
差検出に基づく補正”ができない場合であって軸ずれの
状況がある程度判明している場合等に有効である。この
モードでは予め登録された補正量に基づいて軸ずれが行
われる。また測長を行わないで次の測頂点にスキップす
るようにしても良い。これまで説明してきた環境設定画
面は当然スティグマアライメント用に適用することも可
能である。
Next, the operator selects what kind of processing is to be performed when the parallax ΔWi exceeds a predetermined range or when the set value Fi is below or below a certain value. When "Stop measuring" is selected, the automatic and continuous measurement is stopped, and the electron beam is blanked by the blanking mechanism (not shown) so that the sample is not irradiated and the standby state is set. At this time, on the image display screen,
You may display the message as shown in FIG. Of these, mere “continuation” is a mode in which the length measurement is performed as it is without performing “correction based on parallax detection”. The “continuation of registration of sample image” is a mode in which a sample image obtained without performing “correction based on parallax detection” as described above is registered together with the length measurement result. “Switch to default value correction” is effective when “correction based on parallax detection” cannot be performed and the situation of axis misalignment is known to some extent. In this mode, axis deviation is performed based on the correction amount registered in advance. Alternatively, the length measurement may not be performed, and the measurement may be skipped to the next vertex. Of course, the environment setting screen described so far can be applied for stigma alignment.

【0054】なお、本実施例で説明した自動軸調が適正
に行われているか否かを判定するために、“視差検出に
基づく補正”を行うのに供される少なくとも4枚の試料
像を像表示画面にリアルタイムで表示するようにしても
良い。また上記説明では対物レンズと非点補正器に対す
る軸調を行うことについて説明したが、これに限られる
ことはなくアライメント偏向器を用いて光軸調整を行う
必要のある荷電粒子線の光学素子全般に適用可能であ
る。更に本発明は電子顕微鏡だけではなく、収束イオン
ビームや軸対称レンズシステムを用いて荷電粒子線を収
束させる全ての荷電粒子線装置に適用が可能である。ま
た、アライナー用偏向器として、静電偏向器を用いるよ
うにしても良い。
In order to determine whether or not the automatic axial adjustment described in this embodiment is properly performed, at least four sample images used for "correction based on parallax detection" are used. It may be displayed on the image display screen in real time. In the above description, the axial adjustment is performed for the objective lens and the astigmatism corrector. However, the present invention is not limited to this, and general charged particle beam optical elements that require optical axis adjustment using an alignment deflector. Is applicable to. Furthermore, the present invention can be applied not only to the electron microscope but also to all charged particle beam devices that converge a charged particle beam using a focused ion beam or an axially symmetric lens system. An electrostatic deflector may be used as the aligner deflector.

【0055】(実施例4)次に、特に半導体ウェハ上の
パターンの幅やコンタクトホールの寸法を測定する走査
電子顕微鏡や、半導体ウェハ上の欠陥の存在を検査した
り、検出された欠陥をレビューしたりする走査電子顕微
鏡のような、多くの試料が連続的に導入され、自動化が
特に望まれる装置で、電子線を調整する光学素子(対物
レンズや非点補正器)に対する軸調整を行うのに好適な
実施例について説明する。
(Embodiment 4) Next, in particular, a scanning electron microscope for measuring the width of a pattern on a semiconductor wafer and the dimensions of contact holes, the presence of defects on the semiconductor wafer are inspected, and the detected defects are reviewed. In a device such as a scanning electron microscope in which a large number of samples are continuously introduced and automation is especially desired, the axis adjustment for the optical element (objective lens or astigmatism corrector) for adjusting the electron beam is performed. A preferred embodiment will be described.

【0056】図9と図10は本実施例を説明するための
フローチャートであり、予め、記憶装置40に記憶され
たプログラム、或いは入力装置42から入力される命令
に従って実行される。図9に示すフローチャートと、図
2や図4に示すフローチャートの違いは、図2や図4に
示すフローチャートでは、軸調整手法が一定であるのに
対し、図9に示すフローチャートでは、状況に応じて軸
調整の手法が変化する点にある。
9 and 10 are flowcharts for explaining this embodiment, which are executed in accordance with a program stored in the storage device 40 in advance or an instruction input from the input device 42. The difference between the flowchart shown in FIG. 9 and the flowcharts shown in FIGS. 2 and 4 is that the axis adjustment method is constant in the flowcharts shown in FIGS. 2 and 4, whereas the flowchart shown in FIG. There is a point that the method of axis adjustment changes.

【0057】ステップ2001では、調整アライナー
(対物レンズ用アライナー51、又は非点補正用アライ
ナー53)の初期値(例えば現在の条件1)A0を取得
しコンピュータ40に記憶する。ステップ2002で
は、像移動(実施例1〜3で言うところの視差)W1を
計算する。像移動量の計算は、後述するステップ300
1〜3006で行われる。ステップ2003では、予め
与えられたフラグによってηを再計算するかどうか判定
する。ここで言うηとは後述するように本実施例におい
て求められるべき未知数である。再計算する場合にはス
テップ2004〜S2006を実行する。しない場合は
像移動W2=0とし、予め与えられる値をηに設定した
後、ステップ2011を実行する。S2004では、コ
ンピュータ40に記憶したアライナーの初期値A0に対
してずらし量ΔA1をずらした条件(条件2)をアライ
ナーに設定する。S2005では、ステップ3001〜
3006の処理フローに従って像移動W2を計算する。
In step 2001, an initial value (for example, current condition 1) A0 of the adjustment aligner (objective lens aligner 51 or astigmatism correction aligner 53) is acquired and stored in the computer 40. In step 2002, the image movement (parallax referred to in Examples 1 to 3) W1 is calculated. The image movement amount is calculated in step 300 described later.
1 to 3006. In step 2003, it is determined whether or not η is recalculated according to a flag given in advance. Here, η is an unknown number that should be obtained in this embodiment as described later. When recalculating, steps 2004 to S2006 are executed. If not, the image movement W2 is set to 0, a value given in advance is set to η, and then step 2011 is executed. In S2004, a condition (condition 2) in which the shift amount ΔA1 is shifted from the initial value A0 of the aligner stored in the computer 40 is set in the aligner. In S2005, steps 3001 to 3001
The image movement W2 is calculated according to the processing flow of 3006.

【0058】次にステップ2006では、コンピュータ
40に記憶した像移動W1と像移動W2を用いてηを式
(12)から計算する。
Next, at step 2006, η is calculated from the equation (12) using the image movement W1 and the image movement W2 stored in the computer 40.

【0059】[0059]

【数12】 η=−1/(W2−W1) (12) ステップ2007では予め与えられたフラグによってε
を再計算するかどうかを判定する。ここで言うεとは後
述するように本実施例において求められるべき装置固有
の定数である。再計算する場合はステップ2008〜2
010を実行する。しない場合は像移動W3=0とし、
予め与えられる値をεに設定した後、ステップ2011
を実行する。ステップ2008ではコンピュータ40に
記憶したアライナーの初期値A0に対してずらし量ΔA
2をずらした条件(上述の条件1,条件2と異なる条件
3)をアライナーに設定する。ステップ2009では、
ステップ3001〜3006の処理フローにより像移動
W3を計算する。
Η = −1 / (W2-W1) (12) In step 2007, ε is set according to a flag given in advance.
Determines whether to recalculate. Here, ε is a constant peculiar to the apparatus, which should be obtained in this embodiment as described later. When recalculating, steps 2008-2
010 is executed. If not, set the image movement W3 = 0,
After setting the value given in advance to ε, step 2011
To execute. In step 2008, the shift amount ΔA with respect to the aligner initial value A0 stored in the computer 40.
The condition in which 2 is shifted (condition 3 different from condition 1 and condition 2 described above) is set as the aligner. In step 2009,
The image movement W3 is calculated by the processing flow of steps 3001 to 3006.

【0060】ステップ2010では、コンピュータ40
に記憶した像移動W1,像移動W2、及び像移動W3を
用いて式(13)からεを計算する。
In step 2010, the computer 40
Ε is calculated from the equation (13) using the image movement W1, the image movement W2, and the image movement W3 stored in the table.

【0061】[0061]

【数13】 ε=(W3−W2)/(W2−W1) (13) そしてステップ2011では、像移動W1,η,ε、及
び|ΔA1|より、式(14)に従って、アライメント
補正値X,Yを計算し、アライナーにアライメント補正
値X,Yを設定する。
[Equation 13] ε = (W3−W2) / (W2−W1) (13) Then, in step 2011, the alignment correction value X, based on the image movements W1, η, ε, and | ΔA1 | Y is calculated, and alignment correction values X and Y are set in the aligner.

【0062】[0062]

【数14】 X+jε・Y=|ΔA1|・η・W1 (14) ステップ2012では、アライメント補正値(即ち実際
の軸ずれ量)の絶対値(X・X+Y・Y)が予め定めた
しきい値以上、或いはそれより大きい場合、リトライ処
理(ステップ2001〜2012)を行う。リトライ処
理は初期の調整が大きく外れている状態で画像を取り込
んでずれ検出した場合のずれ校正精度を補うものであ
る。このように複数回補正を繰り返すことで、ずれをよ
り精度良く補正することができる。
X + jε · Y = | ΔA1 | · η · W1 (14) In step 2012, the absolute value (X · X + Y · Y) of the alignment correction value (that is, the actual axis deviation amount) is a predetermined threshold value. If it is equal to or greater than the above, a retry process (steps 2001 to 2012) is performed. The retry process supplements the deviation calibration accuracy when an image is captured and a deviation is detected in a state where the initial adjustment is largely out of alignment. By repeating the correction a plurality of times in this way, the deviation can be corrected with higher accuracy.

【0063】次に、像移動の計算ステップについて図1
0を用いて説明する。ステップ3001では、調整対象コイ
ル(対物レンズ7または非点補正器52)の初期値(例
えば現在の条件)C0を取得し、コンピュータ40に記
憶する。ステップ3002では、調整対象コイルの初期
値C0に対して予め定めた値ΔCをずらした条件(条件
1として)を調整対象コイルに設定する。ステップ30
03では、条件1において画像1を取得し、画像メモリ
25に保存する。ステップ3004では、調整対象コイ
ルの初期値C0に対して予め定められた−ΔCをずらし
た条件(条件2として)調整対象コイルに設定する。
Next, the image movement calculation step is shown in FIG.
It will be described using 0. In step 3001, an initial value (for example, current condition) C0 of the adjustment target coil (objective lens 7 or astigmatism corrector 52) is acquired and stored in the computer 40. In step 3002, a condition (as condition 1) in which a predetermined value ΔC is deviated from the initial value C0 of the adjustment target coil is set to the adjustment target coil. Step 30
In 03, the image 1 is acquired under the condition 1 and stored in the image memory 25. In step 3004, the adjustment target coil is set as a condition (condition 2) in which −ΔC which is predetermined with respect to the initial value C0 of the adjustment target coil is shifted.

【0064】ステップ3006では、画像1と画像2か
ら画像処理装置27で像移動Wを計算し、コンピュータ
40に記憶する。像移動Wは(x,y)のベクトルであ
り、画像1と画像2のずれ量である。ずれ量の計算は画
像1の部分画像をテンプレートとして画像2ともっとも
類似した位置を式(15)によって計算する。
In step 3006, the image movement W is calculated by the image processing device 27 from the image 1 and the image 2 and stored in the computer 40. The image movement W is a vector of (x, y), and is a shift amount between the image 1 and the image 2. The displacement amount is calculated by using the partial image of the image 1 as a template and the position most similar to the image 2 by the formula (15).

【0065】[0065]

【数15】 [Equation 15]

【0066】r(X,Y)は(X,Y)における相関値
であり、Pijは画像1の画像2に対応する点(X+i
Y+j)における濃度値であり、Mijは点(X+i+1,Y
j+1)における濃度値、Nはパターンマスクの画素数で
ある。求めるずれ量は画像1の部分画像位置から(X,
Y)を引いた値となる。この方法はパターンを選ばない
ため自由度が高い。
R (X, Y) is the correlation value at (X, Y), and P ij is the point (X + i , corresponding to image 2 of image 1 ) .
Y + j ), and M ij is a point (X + i + 1 , Y
+ J + 1 ), and N is the number of pixels of the pattern mask. The shift amount to be obtained is calculated from the partial image position of the image 1 by (X,
Y) is subtracted. This method has a high degree of freedom because it does not select a pattern.

【0067】また、像移動を計算するための他の手法と
して以下のようなものが考えられる。像移動を計算する
ための画像が特定の形状を含んでいる場合(例えばホー
ルパターンが画像内に含まれている場合)、次のような
方法で画像1及び画像2におけるパターンの位置を検出
し、ずれ量を検出することができる。
Further, as another method for calculating the image movement, the following one can be considered. If the image for calculating the image movement contains a specific shape (for example, if a hole pattern is included in the image), the position of the pattern in image 1 and image 2 is detected by the following method. The amount of deviation can be detected.

【0068】まず、画像1を微分フィルタによって微分
し、エッジが残るようにしきい値を設定して2値画面を
作成する。この2値画面に対してセグメント処理を施し
パターンを形成するエッジのみを抽出する。抽出したエ
ッジ情報からパターンの重心(x1,y1)を計算す
る。同様の処理を画像2にも施し、パターン重心(x
2,y2)を計算する。求められるずれ量はW(x2−
x1,y2−y1)となる。この手法はもとの形状が円
であるパターンが電子光学条件を変更したことで楕円と
して検出されても、重心位置は殆ど変化がないためパタ
ーンの変形に強いというメリットがある。
First, the image 1 is differentiated by the differential filter, the threshold value is set so that the edge remains, and the binary screen is created. A segment process is applied to this binary screen to extract only the edges forming the pattern. The center of gravity (x1, y1) of the pattern is calculated from the extracted edge information. The same process is applied to the image 2, and the pattern center of gravity (x
2, y2) is calculated. The required shift amount is W (x2-
x1, y2-y1). This method has an advantage that even if a pattern whose original shape is a circle is detected as an ellipse by changing the electron optical conditions, the center of gravity position hardly changes and the pattern is strong against deformation.

【0069】ここで説明した処理フローは、制御値が異
なるだけで対物レンズ用アライナー51および非点補正
器用アライナー53(X方向,Y方向)で同じフローに
なる。またεはX,Y方向に配置された感度差や直交ず
れに関する装置固有の定数である。そこで装置立ち上げ
時や定期的に求めておいた値を記憶装置41に保存して
おく。保存した値は本処理フローが実行される前にコン
ピュータ40に読み込んでおくことで、ステップ200
8〜2010を省くことができる。また電子光学条件の
変更がなく比較的短い周期で軸調整を行う場合、ηは前
回計算した値をコンピュータ40に保存しておき、その
値をηとして使用することができる。
The processing flow described here is the same for the aligner 51 for the objective lens and the aligner 53 for the astigmatism corrector (X direction, Y direction) only with different control values. Further, ε is a constant peculiar to the apparatus regarding the sensitivity difference and the orthogonal shift arranged in the X and Y directions. Therefore, the value obtained at the time of starting the apparatus or periodically is stored in the storage device 41. The stored value is read by the computer 40 before the execution of this processing flow, and thus the step 200
8 to 2010 can be omitted. Further, when the axis adjustment is performed in a relatively short cycle without changing the electro-optical condition, the previously calculated value of η can be stored in the computer 40 and the value can be used as η.

【0070】以上説明したように、本実施例では光学条
件を変化させることで得られる6枚の画像を用いて、ε
とηのような所定の変数を再計算するモード(以下3点
計測モードとする)、光学条件を変化させて得られる4
枚の画像に基づいてηのみを再計算するモード(以下2
点計測モードとする)、εとηを再計算しないモード
(以下1点計測モードとする)を状況に応じて使い分け
ている点に特徴がある。3点計測モードでは高い軸調整
精度を得ることができ、一方1点計測モードの場合は2
枚の画像で足り、処理速度の高速化を実現できる。この
ように各モード毎に固有の効果があるため、例えば以下
のように各モードを使い分けることが望ましい。
As described above, in the present embodiment, 6 images obtained by changing the optical conditions are used to obtain ε
And a mode for recalculating a predetermined variable such as η (hereinafter referred to as a 3-point measurement mode), which is obtained by changing the optical conditions.
A mode in which only η is recalculated based on the number of images (2 below)
It is characterized in that a point measurement mode) and a mode in which ε and η are not recalculated (hereinafter referred to as a one-point measurement mode) are used properly according to the situation. High axis adjustment accuracy can be obtained in the 3-point measurement mode, while 2 in the 1-point measurement mode.
Only one image is enough, and the processing speed can be increased. Since each mode has unique effects in this way, it is desirable to use each mode as follows, for example.

【0071】3点計測モードは、例えば半導体検査装置
の装置立ち上げ時に行い、その際にεを計算しておく。
2点計測モードは1日1回、または半導体製造装置の装
置条件を大きく変更するレシピ変更の際に実行し、εは
記憶装置41から読み込んで使用する。1点計測モード
は検査対象である半導体ウェハの測定点毎に実行し、ε
は記憶装置41からηはコンピュータ40からそれぞれ
読み込んで実行する。ここで説明した例は無論例示に過
ぎず、装置の種類や測定条件などに応じて変更可能であ
ることは言うまでもない。
The three-point measurement mode is performed, for example, when the semiconductor inspection device is started up, and ε is calculated at that time.
The two-point measurement mode is executed once a day or when the recipe of the semiconductor manufacturing apparatus is largely changed, and ε is read from the storage device 41 and used. The 1-point measurement mode is executed for each measurement point of the semiconductor wafer to be inspected, and ε
Is read from the storage device 41 and η is read from the computer 40 and executed. Needless to say, the example described here is merely an example, and can be changed according to the type of the apparatus, the measurement conditions, and the like.

【0072】なお、ずらし量ΔAは像移動を検出するた
めに試料画像を使用するため、次のような2条件を満足
する必要がある。(1)試料パターンが移動したことが
認識できる程度ずらし量を大きくしなければならない。
(2)試料パターンが予め画面から外れない程度ずらし
量を小さくしなければならない。(1)(2)の条件は
試料パターンの幾何学的位置が分かれば、決めることが
できる。即ちずらし量ΔAは試料パターンの幾何学的配
置と観察倍率から決定される。このΔAは例えば高倍率
のときには小さく、低倍率のときには大きく設定される
ような自動シーケンスを設けることで決定しても良く、
入力装置42から自動的に入力するようにしても良い。
Since the shift amount ΔA uses the sample image to detect the image movement, it is necessary to satisfy the following two conditions. (1) The shift amount must be large enough to recognize that the sample pattern has moved.
(2) It is necessary to reduce the shift amount in advance so that the sample pattern does not come off the screen. The conditions (1) and (2) can be determined if the geometrical position of the sample pattern is known. That is, the shift amount ΔA is determined from the geometrical arrangement of the sample pattern and the observation magnification. This ΔA may be determined, for example, by providing an automatic sequence that is set small at high magnification and large at low magnification.
You may make it input automatically from the input device 42.

【0073】本発明実施例によれば、得られた試料像に
基づいて荷電粒子光学系の軸調整を行う装置において、
上記したような演算手段と、複数の軸調整手法(複数の
演算法)の選択手段を設けることで、高い軸調整精度
と、処理速度の高速化の両立を実現することが可能にな
る。このような技術効果は、複数の測定点を持つ半導体
ウェハが連続的に導入され、連続的に自動運転を行うが
故に経時的に光学条件が変化する可能性があり、更にレ
シピの変更によって光学条件が変化するような半導体検
査装置には特に有効であり、適正な軸調整法をその都度
割り当てることができる。
According to the embodiment of the present invention, in the apparatus for adjusting the axis of the charged particle optical system based on the obtained sample image,
By providing the calculating means and the selecting means of a plurality of axis adjusting methods (a plurality of calculating methods) as described above, it is possible to achieve both high axis adjusting accuracy and high processing speed. Such a technical effect is that the semiconductor wafers having a plurality of measurement points are continuously introduced, and the automatic operation is continuously performed, so that the optical conditions may change with time. It is particularly effective for a semiconductor inspection device in which conditions change, and an appropriate axis adjustment method can be assigned each time.

【0074】なお、本実施例で採用したηというパラメ
ータは、アライメントコイルを動作させたときの像移動
量(方向を含む)がどう変化するかを表し、アライメン
ト偏向感度を含むパラメータである。但し、単純なアラ
イメントの偏向感度のみではなく、電子光学系の動作条
件によっても変化するものである。
The parameter η used in this embodiment represents how the image movement amount (including the direction) changes when the alignment coil is operated, and is a parameter including the alignment deflection sensitivity. However, it depends not only on the deflection sensitivity of simple alignment but also on the operating conditions of the electron optical system.

【0075】本実施例では、先の実施例で説明した
(1)の基本式を以下のように変換し、ηというパラメ
ータに置き換えている。先の実施例で説明したアライメ
ントコイル部での電子線軌道の傾きには軸ずれによるも
の(WAL0′)とアライメントコイルの現在の設定値
による偏向(WAL1′)の両方が含まれる。さらに、
アライメントコイルの現在の設定値に対して変化させる
量(設定変化量)に対するビームの傾きを(WAL
2′)とすると、
In this embodiment, the basic equation (1) described in the previous embodiment is converted as follows and replaced with a parameter η. The inclination of the electron beam trajectory in the alignment coil section described in the previous embodiment includes both the deviation due to the axis shift (WAL0 ') and the deflection due to the current setting value of the alignment coil (WAL1'). further,
The inclination of the beam with respect to the amount of change (setting change amount) relative to the current setting value of the alignment coil is (WAL
2 ')

【0076】[0076]

【数16】 WAL′=WAL0′+WAL1′+WAL2′ (16) となる。[Equation 16]       WAL '= WAL0' + WAL1 '+ WAL2' (16) Becomes

【0077】式(16)で制御に必要なパラメータはW
AL2′であるため、他の項を全て定数として式(1)
を表すと、
The parameter required for control in equation (16) is W
Since it is AL2 ', all other terms are constants and equation (1) is used.
Is expressed as

【0078】[0078]

【数17】 ΔW=ΔI・K・(A1+B1・WAL2′) (17) となる。ここで、ΔI・K・A1で与えられる像移動量
は、現在のアライメント設定値の条件で生じる像移動量
に対応する。
[Expression 17] ΔW = ΔI · K · (A1 + B1 · WAL2 ′) (17) Here, the image movement amount given by ΔI · K · A1 corresponds to the image movement amount generated under the condition of the current alignment set value.

【0079】一方、アライメントコイルのDAC値
(X,Y)とWAL2′の関係は以下のように書ける。
On the other hand, the relationship between the DAC value (X, Y) of the alignment coil and WAL2 'can be written as follows.

【0080】[0080]

【数18】 WAL2′=k・(X+jε・Y) (18) ここで、kはアライメントコイルXの感度を表す係数で
あり、εはXに対するYの複素相対感度(εの絶対値が
感度比、arg(ε)が直交度ずれ)を表す。式(1
8)を式(17)に代入して、無意味な係数をひとつに
まとめて表現すると、対物レンズ電流を変化したときの
像移動量ΔWは、
WAL2 ′ = k · (X + jε · Y) (18) Here, k is a coefficient representing the sensitivity of the alignment coil X, and ε is the complex relative sensitivity of Y to X (the absolute value of ε is the sensitivity ratio). , Arg (ε) are orthogonality deviations. Expression (1
When 8) is substituted into the equation (17) and meaningless coefficients are collectively expressed as one, the image movement amount ΔW when the objective lens current is changed is

【0081】[0081]

【数19】 ΔW=A2+B2・(X+jεY) (19) と書くことができる。[Formula 19]       ΔW = A2 + B2 · (X + jεY) (19) Can be written.

【0082】電流中心軸の条件は、ΔW=0であるた
め、これを満たすアライメント値は、
Since the condition of the current center axis is ΔW = 0, the alignment value satisfying this condition is

【0083】[0083]

【数20】 [Equation 20]

【0084】で計算される。よって、像移動量からA2
とB2が導かれれば、式(17)より電流中心軸が得ら
れるアライメント制御値(X、Y)を計算することがで
きる。A1とB2を計算するために、式(17)におい
てX=Y=0としたときの像移動量W1とX=X1≠
0,Y=0としたときの像移動量W2を検出する。すな
わち、
It is calculated by Therefore, from the image movement amount, A2
And B2 are derived, the alignment control values (X, Y) with which the current center axis is obtained can be calculated from the equation (17). To calculate A1 and B2, the image movement amount W1 and X = X1 ≠ when X = Y = 0 in the equation (17).
The image movement amount W2 when 0 and Y = 0 is detected. That is,

【0085】[0085]

【数21】 W1=A2 (21)[Equation 21]       W1 = A2 (21)

【0086】[0086]

【数22】 W2=A2+B2X1 (22) これより、式(20)は、[Equation 22]       W2 = A2 + B2X1 (22) From this, equation (20) becomes

【0087】[0087]

【数23】 [Equation 23]

【0088】となる。It becomes

【0089】本実施例では、式(23)の−1/(W2
−W1)の項をηと定義している。ηは書き直すと、
In the present embodiment, -1 / (W2 in equation (23)
The term of −W1) is defined as η. If η is rewritten,

【0090】[0090]

【数24】 [Equation 24]

【0091】となる。It becomes

【0092】(実施例5)図11は、全自動軸調整の実
施例を説明するための図である。本実施例における全自
動軸調整とは、予め定められたタイミングでステージ1
5を駆動し、電子ビーム直下に調整用のパターン16を
位置付け、パターン情報から倍率や撮像を設定した後、
例えば非点補正用アライナー53のX方向を調節し、そ
の上で非点補正用アライナー53のY方向を調節し、対
物レンズ用アライナー51を調節するという一連の動作
を含む制御を自動的に行うことである。なお、非点補正
用アライナー53と対物レンズ用アライナー51の調整
順序は、電子光学系内のレンズの配置によって決定され
る。図1に示すような電子光学系の場合、対物レンズ用
アライナー51による調整を行った後、非点補正用アラ
イナー53で軸調整を行うと、対物レンズに対する光軸
が再度ずれてしまう場合があるので、陰極から見てより
近くに位置する光学素子から順に調整することが望まし
い。逆に陰極から見て対物レンズ,非点補正器の順にレ
ンズが配置されている電子光学系の場合は、対物レンズ
用アライナー,非点補正器用アライナーの順で調整する
ことが望ましい。
(Embodiment 5) FIG. 11 is a diagram for explaining an embodiment of fully automatic axis adjustment. The fully automatic axis adjustment in the present embodiment means the stage 1 at a predetermined timing.
5 is driven, the adjustment pattern 16 is positioned immediately below the electron beam, and the magnification and imaging are set from the pattern information.
For example, a control including a series of operations of adjusting the X direction of the astigmatism correction aligner 53, and then adjusting the Y direction of the astigmatism correction aligner 53, and adjusting the objective lens aligner 51 is automatically performed. That is. The order of adjusting the astigmatism correction aligner 53 and the objective lens aligner 51 is determined by the arrangement of the lenses in the electron optical system. In the case of the electron optical system as shown in FIG. 1, if the axis adjustment is performed by the astigmatism correction aligner 53 after the adjustment by the objective lens aligner 51, the optical axis with respect to the objective lens may be displaced again. Therefore, it is desirable to adjust in order from the optical element located closer to the cathode. On the other hand, in the case of an electron optical system in which the objective lens and the astigmatism corrector are arranged in this order from the cathode, it is desirable to adjust the objective lens aligner and the astigmatism corrector aligner in this order.

【0093】なお、本実施例の説明では試料とは別の調
整用のパターンを設けているが、それに限られず、観察
対象である試料10(半導体ウェハなど)上の特定パタ
ーンを用いて軸調整を行っても良い。
In the description of this embodiment, an adjustment pattern different from that of the sample is provided, but the invention is not limited to this, and axis adjustment is performed using a specific pattern on the sample 10 (semiconductor wafer or the like) to be observed. You may go.

【0094】全自動軸調整の処理フローの詳細を図11
と、図12の自動軸調整条件設定画面500を用いて説
明する。図12は自動運転の条件が登録されているレシ
ピファイルの1つの条件を設定する画面として像表示装
置26に表示される。ユーザーはこの画面において自動
軸調整条件を設定し自動運転を開始する。以下自動運転
実行時の全自動軸調の処理フローについて説明する。
FIG. 11 shows details of the processing flow of fully automatic axis adjustment.
A description will be given using the automatic axis adjustment condition setting screen 500 of FIG. FIG. 12 is displayed on the image display device 26 as a screen for setting one condition of the recipe file in which the condition of the automatic operation is registered. The user sets automatic axis adjustment conditions on this screen and starts automatic operation. The processing flow of fully automatic axial adjustment when executing automatic operation will be described below.

【0095】図11のステップ4001では、予め記憶
装置41に登録されているパターン情報を読み出し、倍
率からずらし量を計算する。また先の実施例で説明した
計測モードに基づいて、必要に応じてεとηを初期化し
ておく。軸調整に供されるパターン情報は、調整用パタ
ーンフラグ502、又はウェハパターンフラグ503を
選択することで、ステージ上の調整パターン16または
ウェハ上のパターンの何れを用いるか決定する。ウェハ
パターンフラグ503が選択されている場合、併せてパ
ターンのステージ座標,試料像取得倍率,試料像を取得
する際のフレーム数を、それぞれ数値入力ウィンドウ5
04,505,506から入力する。調整用パターンフ
ラグ502を選択した場合は、予め記憶装置41に保存
してあるステージ座標,倍率,フレーム数がそれぞれの
数値入力ウィンドウに設定される。なおステップ400
1で設定するフレーム数とは、パターンの像を形成する
ための走査像の積算回数である。本実施例では16枚の
試料像を積算することで、1枚のパターンの像を得る。
In step 4001 of FIG. 11, the pattern information registered in advance in the storage device 41 is read and the shift amount is calculated from the magnification. Further, ε and η are initialized as needed based on the measurement mode described in the previous embodiment. The pattern information used for the axis adjustment determines whether the adjustment pattern 16 on the stage or the pattern on the wafer is used by selecting the adjustment pattern flag 502 or the wafer pattern flag 503. When the wafer pattern flag 503 is selected, the stage coordinates of the pattern, the sample image acquisition magnification, and the number of frames for acquiring the sample image are also displayed in the numerical input window 5 respectively.
Input from 04, 505, 506. When the adjustment pattern flag 502 is selected, the stage coordinates, the magnification, and the number of frames stored in the storage device 41 in advance are set in the respective numerical value input windows. Note that step 400
The number of frames set in 1 is the total number of times of scanning images for forming a pattern image. In this embodiment, one pattern image is obtained by integrating 16 sample images.

【0096】ステップ4002では、パターン情報から
ステージ座標504を取り出しパターン位置へ移動す
る。ステージ上の調整用パターンフラグ502が選択さ
れている場合、軸調整用パターン16が電子ビーム直下
に位置付けられるようにステージを移動する。この移動
の際に数値入力ウィンドウ505から入力された倍率に
従って、走査コイル制御電源24から走査コイル9に供
される電流値が設定される。
In step 4002, the stage coordinates 504 are extracted from the pattern information and moved to the pattern position. When the adjustment pattern flag 502 on the stage is selected, the stage is moved so that the axis adjustment pattern 16 is positioned immediately below the electron beam. The current value supplied from the scanning coil control power supply 24 to the scanning coil 9 is set according to the magnification input from the numerical value input window 505 during this movement.

【0097】ステップ4003では、自動焦点調節実行
フラグ501のON/OFFを判定し、ONの場合は自
動焦点合わせを実行する。S4004では数値入力ウィ
ンドウ506から入力されているフレーム数分の画像を
積算して試料像を形成する。ステップ4005では、非
点補正アライナー(X方向)調整フラグ507にONの
指示が出ていれば、非点補正用アライナー(X方向)の調
整(ステップ2001〜2012,ステップ3001〜
3006)を実行する。ステップ4006では、非点補
正用アライナー(Y方向)調整フラグ(508)にON
の指示が出ていれば、非点補正用アライナー(Y方向)
の調整(ステップ2001〜2012,ステップ300
1〜3006)を実行する。この調整において、ずれ量
の検出が失敗し、且つ自動焦点調節実行フラグ501が
OFFなら、焦点合わせを行った上でもう一度試行す
る。
In step 4003, it is determined whether the automatic focus adjustment execution flag 501 is ON or OFF, and if it is ON, automatic focus adjustment is executed. In step S4004, images of the number of frames input from the numerical value input window 506 are integrated to form a sample image. In step 4005, if an instruction to turn on the astigmatism correction aligner (X direction) adjustment flag 507 is issued, adjustment of the astigmatism correction aligner (X direction) (steps 2001 to 2012, steps 3001 to 3001)
3006) is executed. In step 4006, the astigmatism correction aligner (Y direction) adjustment flag (508) is turned ON.
, The astigmatism correction aligner (Y direction)
Adjustment (steps 2001 to 2012, step 300
1 to 3006) are executed. In this adjustment, if the detection of the amount of deviation has failed and the automatic focus adjustment execution flag 501 is OFF, focus is adjusted and another attempt is made.

【0098】ステップ4007では、対物レンズ用アラ
イナー調整フラグ509がONならば、対物レンズ用ア
ライナーの調整(ステップ2001〜2012,ステッ
プ3001〜3006)を実行する。ステップ4008
では、3点計測モードのフラグ511aが選択されてい
る場合は、εを記憶装置41に保存し、ηをコンピュー
タ40に保存する。2点計測モードのフラグ511bま
たは1点計測モードのフラグ511cが選択されている
場合は、ηをコンピュータ40に保存する。
In step 4007, if the objective lens aligner adjustment flag 509 is ON, adjustment of the objective lens aligner (steps 2001 to 2012, steps 3001 to 3006) is executed. Step 4008
Then, when the three-point measurement mode flag 511a is selected, ε is stored in the storage device 41, and η is stored in the computer 40. When the two-point measurement mode flag 511b or the one-point measurement mode flag 511c is selected, η is stored in the computer 40.

【0099】なお、本実施例では予め定められたフラグ
によって、各計測モードを選択しているが、例えばステ
ップ2002で算出された像移動W1の状況によって、
いずれのモードで軸調整を行うかを決定する(例えば像
移動W1が大きい場合は、多くの画像に基づく演算を行
う)ようにしても良い。また像の移動だけではなく2つ
の像の比較によって得られる他の情報から、モードの選
択を行うようにしても良い。このようにオペレータの指
示だけではなく、自動的にどの計測モードを使用するか
を選択するようにしても良い。即ち本発明の演算法を選
択する選択手段は、先の実施例で説明したようなオペレ
ータが予め設定するようなものだけではなく、画像の評
価に基づいてずれ量を算出するための演算法を自動的に
変化させるようなものであっても良い。ステップ400
9では、自動非点合わせのフラグ510がONになって
いる場合に、自動非点合わせを行う。
In this embodiment, each measurement mode is selected by a predetermined flag. However, for example, depending on the situation of the image movement W1 calculated in step 2002,
It may be determined in which mode the axis adjustment is performed (for example, when the image movement W1 is large, calculation based on many images is performed). The mode may be selected not only by moving the image but also by other information obtained by comparing the two images. As described above, not only the operator's instruction but also which measurement mode to use may be automatically selected. That is, the selection means for selecting the calculation method of the present invention is not limited to the one preset by the operator as described in the previous embodiment, but a calculation method for calculating the shift amount based on the image evaluation. It may be changed automatically. Step 400
In No. 9, automatic astigmatism adjustment is performed when the automatic astigmatism adjustment flag 510 is ON.

【0100】自動運転において自動軸調を実行する場
合、通常全てのフラグ(501,507,508,509,
510)をONにして実行する。所定のパターン位置に
移動すると試料の高さが、移動前に合わせた焦点の位置
からずれる場合がある。このずれた状態で軸調整を行う
と、焦点の合わない、ぼやけた像内のパターンで像ずれ
を検出することになるので軸調整精度が悪くなるが、本
実施例のようにオートフォーカスを行った後に、像ずれ
を検出することでこの問題を解消することができる。
When executing automatic axis adjustment in automatic operation, all flags (501, 507, 508, 509,
Turn on 510) and execute. When the sample is moved to a predetermined pattern position, the height of the sample may deviate from the focus position adjusted before the movement. If axis adjustment is performed in this misaligned state, the image misalignment will be detected in a pattern in which the image is out of focus and in a blurry image, so the axis adjustment accuracy deteriorates, but autofocusing is performed as in this embodiment. This problem can be solved by detecting the image shift after the error.

【0101】また、非点補正アライナー(X,Y方向)
及び対物レンズ用アライナーの3つの軸調整は、本来熟
練したオペレータでない限り、どのアライナーがずれて
いるのか判定が難しい。そのため手動で軸調整をする場
合であっても、ほとんど全ての軸調整を行う場合が殆ど
である。本発明実施例によれば、焦点調整(オートフ
ォーカス)、非点補正器に対する軸調整(第1のアラ
イメント偏向器による軸調整)、対物レンズに対する
軸調整(第2のアライメント偏向器による軸調整)、
非点補正、という最も適切な順番で自動的に光学調整を
行うように制御しているため、高精度に且つ高スループ
ットに軸調整を実行できる。
Astigmatism correction aligner (X, Y direction)
In addition, it is difficult to adjust which of the three axes of the objective lens aligner is displaced unless the operator is originally skilled. Therefore, in most cases, even if the axes are manually adjusted, almost all the axes are adjusted. According to the embodiment of the present invention, focus adjustment (autofocus), axis adjustment for the astigmatism corrector (axis adjustment by the first alignment deflector), axis adjustment for the objective lens (axis adjustment by the second alignment deflector). ,
Since the optical adjustment is automatically controlled in the most appropriate order of astigmatism correction, the axis adjustment can be performed with high accuracy and high throughput.

【0102】また図12のように、実際の光学系の調整
順序にレシピの設定項目を並べておけば、電子光学系の
中で行われる実際の調整をイメージしつつレシピ設定す
ることができるので、設定が容易になるという効果があ
る。
As shown in FIG. 12, if the setting items of the recipe are arranged in the adjustment order of the actual optical system, the recipe can be set while imagining the actual adjustment performed in the electron optical system. This has the effect of making settings easier.

【0103】更に先の実施例と本実施例で説明した各計
測モードで用いられる画像を、リアルタイム或いは画像
メモリ25に一旦記憶させた後、画像表示装置26に表
示するようにすれば、軸調整が適正に行われているか否
かを目視で確認することができる。例えば明らかに焦点
がずれた状態で軸調整を行った場合、画像表示装置26
には焦点のずれた、ぼやけた像が表示されるので、オペ
レータはその状況を見て、軸調整処理の信頼性を判断す
ることが可能になる。
If the images used in the respective measurement modes described in the previous embodiment and this embodiment are once stored in real time or in the image memory 25 and then displayed on the image display device 26, the axis adjustment can be performed. It is possible to visually confirm whether or not is properly performed. For example, when the axis is adjusted with the focus clearly deviated, the image display device 26
Since a defocused and blurred image is displayed on the screen, the operator can see the situation and judge the reliability of the axis adjustment process.

【0104】(実施例6)図13は、本発明の第6の実
施例を説明するための図であり、自動軸調整実行後の自
動非点合わせの概略処理フローである。処理は3つの大
きなステップ(第1ステップ:ステップ6001〜60
03,第2ステップ:ステップ6004〜6006,第
3ステップ:ステップ6007〜6009)に分けられ
る。第1ステップでは対物レンズの正焦点位置を設定す
る。第2ステップは非点補正器(X方向)の最適値を設
定する。第3ステップは非点補正器(Y方向)の最適値
を設定する。
(Sixth Embodiment) FIG. 13 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention, and is a schematic processing flow of automatic astigmatism adjustment after execution of automatic axis adjustment. The processing is performed in three large steps (first step: steps 6001 to 60).
03, second step: steps 6004 to 6006, third step: steps 6007 to 6009). In the first step, the positive focus position of the objective lens is set. In the second step, the optimum value of the astigmatism corrector (X direction) is set. In the third step, the optimum value of the astigmatism corrector (Y direction) is set.

【0105】ステップ6001では、対物レンズ制御値
の初期値R0を、現在の値Rと定められた幅ΔRで決定
する、初期値はR0=R−ΔR/2で求められる。ステ
ップ6002では、対物レンズ制御値の初期値R0から
予め定められた幅dRずつ増加させながら画像を取り込
む。dRはdR=ΔR/Nで求められ、Nは評価点数で
ある。取り込んだ画像は画像処理装置27に転送し評価
値を計算する。評価値は0°方向,90°方向,45°
方向,135°方向の4方向で信号量(例えば微分画像
の総和)を求める、以上の処理をR0からR0+ΔRま
で実行する。
In step 6001, the initial value R0 of the objective lens control value is determined by the current value R and the predetermined width ΔR. The initial value is obtained by R0 = R-ΔR / 2. In step 6002, an image is captured while increasing the initial value R0 of the objective lens control value by a predetermined width dR. dR is calculated by dR = ΔR / N, and N is an evaluation score. The captured image is transferred to the image processing device 27 and the evaluation value is calculated. Evaluation values are 0 °, 90 °, 45 °
The signal amount (for example, the sum of the differential images) in four directions, ie, the direction 135 ° and the direction 135 °, is obtained.

【0106】ステップ6003では、4方向それぞれN
点計算される評価値から、各方向において最大となる対
物レンズの制御値を求めるこの4つの制御値の平均を最
適値として対物レンズに設定する。ステップ6004で
は非点補正器(X方向)の制御値の初期値S0を、現在
の値Sと予め定められた幅ΔSで決定する。初期値は、
S0=S−ΔS/2で求められる。ステップ6005で
は、非点補正器(X方向)の制御値の初期値S0から予
め定められた幅dSずつ増加させながら画像を取り込
む。dSはdS=ΔS/Nで求められ、Nは評価点数で
ある。取り込んだ画像は画像処理装置27に転送し評価
値を計算する。評価値は画像全体の信号量(例えば微分
画像の総和)を求める。以上の処理をS0からS0+Δ
Sまで実行する。
At step 6003, N in each of the four directions
An average of these four control values for obtaining the maximum control value of the objective lens in each direction from the evaluation value calculated by the point calculation is set to the objective lens as the optimum value. In step 6004, the initial value S0 of the control value of the astigmatism corrector (X direction) is determined by the current value S and a predetermined width ΔS. The initial value is
It is calculated by S0 = S−ΔS / 2. In step 6005, an image is captured while increasing the control value S0 of the astigmatism corrector (X direction) by a predetermined width dS. dS is calculated by dS = ΔS / N, and N is an evaluation score. The captured image is transferred to the image processing device 27 and the evaluation value is calculated. As the evaluation value, the signal amount of the entire image (for example, the sum of differential images) is obtained. The above processing is performed from S0 to S0 + Δ
Execute up to S.

【0107】ステップ6006では、N点分計算された
評価値のうち、評価値が最大となる制御値を最適値とし
て非点補正器(X方向)に設定する。ステップ6007
〜6009では、非点補正器(Y方向)について、ステ
ップ6004〜6006と同等の処理を行う。
In step 6006, of the evaluation values calculated for N points, the control value with the maximum evaluation value is set in the astigmatism corrector (X direction) as the optimum value. Step 6007
In steps 6009 to 6009, the same processing as steps 6004 to 6006 is performed for the astigmatism corrector (Y direction).

【0108】本方式によると、第1ステップで非点を含
んだ像に対して、正しい焦点位置を検出することが可能
となり、正焦点位置を設定した像で自動非点合わせが実
行できる。逆に第2ステップ,第3ステップの後に第1
ステップを実行すると正焦点位置にない像で非点合わせ
を行うことになり、最適な非点補正値を求めることが難
しくなる。
According to this method, the correct focus position can be detected for the image containing the astigmatism in the first step, and the automatic astigmatism can be executed with the image in which the regular focus position is set. Conversely, after the second and third steps, the first
When the step is executed, astigmatism is performed on an image that is not at the regular focus position, and it becomes difficult to obtain an optimum astigmatism correction value.

【0109】[0109]

【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子線装置の光学
条件に因らず精度の高い軸調整を行うことが可能にな
る。
According to the present invention, it is possible to perform highly accurate axis adjustment regardless of the optical conditions of the charged particle beam device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一例である走査電子顕微鏡の概略構成
図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope which is an example of the present invention.

【図2】対物レンズに対する軸ずれを補正するための概
略処理フロー。
FIG. 2 is a schematic processing flow for correcting an axis deviation with respect to an objective lens.

【図3】対物レンズに対する軸ずれを補正する原理図。FIG. 3 is a principle diagram for correcting an axis deviation with respect to an objective lens.

【図4】非点補正器に対する軸ずれを補正するための概
略処理フロー。
FIG. 4 is a schematic processing flow for correcting an axis deviation for an astigmatism corrector.

【図5】軸ずれを検出したときのメッセージの一例。FIG. 5 is an example of a message when an axis deviation is detected.

【図6】画質判定処理を加えた軸ずれ検出処理の一例。FIG. 6 shows an example of axis deviation detection processing including image quality determination processing.

【図7】自動軸ずれ補正の環境を設定するための設定画
面を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a setting screen for setting an environment for automatic axis deviation correction.

【図8】補正量グラフの表示例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a display example of a correction amount graph.

【図9】軸ずれを補正するための概略処理フロー。FIG. 9 is a schematic processing flow for correcting an axis deviation.

【図10】像ずれを検出するための処理フロー。FIG. 10 is a processing flow for detecting an image shift.

【図11】自動運転実行時の概略処理フロー。FIG. 11 is a schematic process flow when executing automatic operation.

【図12】自動運転実行時の自動軸ずれ補正の環境を設
定するための設定画面。
FIG. 12 is a setting screen for setting an environment for automatic axis deviation correction during execution of automatic operation.

【図13】自動非点合せの概略処理フロー。FIG. 13 is a schematic process flow of automatic astigmatism adjustment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…陰極、2…第一陽極、3…第二陽極、4…一次電子
線、5…第一収束レンズ、6…第二収束レンズ、7…対
物レンズ、8…絞り板、9…走査コイル、10…試料、
11…二次信号分離用直交電磁界(EXB)発生器、1
2…二次信号、13…二次信号用検出器、14a…信号
増幅器、15…ステージ、16…軸調整用パターン、2
0…高圧制御電源、21…第一収束レンズ制御電源、2
2…第二収束レンズ制御電源、23…対物レンズ制御電
源、24…走査コイル制御電源、25…画像メモリ、2
6…画像表示装置、27…画像処理装置、31…対物レ
ンズ用アライナー制御電源、32…非点補正器用制御電
源、33…非点補正器用アライナー制御電源、40…コ
ンピュータ、41…記憶装置、42…入力装置、51…
対物レンズ用アライナー、52…非点補正器、53…非
点補正器用アライナー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cathode, 2 ... 1st anode, 3 ... 2nd anode, 4 ... Primary electron beam, 5 ... 1st converging lens, 6 ... 2nd converging lens, 7 ... Objective lens, 8 ... A diaphragm plate, 9 ... Scanning coil 10 ... sample,
11 ... Quadrature electromagnetic field (EXB) generator for secondary signal separation, 1
2 ... secondary signal, 13 ... secondary signal detector, 14a ... signal amplifier, 15 ... stage, 16 ... axis adjustment pattern, 2
0 ... High-voltage control power supply, 21 ... First converging lens control power supply, 2
2 ... Second convergent lens control power supply, 23 ... Objective lens control power supply, 24 ... Scan coil control power supply, 25 ... Image memory, 2
6 ... Image display device, 27 ... Image processing device, 31 ... Objective lens aligner control power supply, 32 ... Astigmatism corrector control power supply, 33 ... Astigmatism corrector control power supply, 40 ... Computer, 41 ... Storage device, 42 ... Input device, 51 ...
Objective lens aligner 52 ... Astigmatism corrector 53 ... Astigmatism corrector

フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼根 淳 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 佐藤 貢 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 4M106 AA01 BA02 CA38 DB05 DB18 DB20 5C030 AA06 AB02 5C033 FF03 JJ01 5F056 BA09 BB01 BC08 BC10 CB28 CB29 CC04 EA06 Continued front page    (72) Inventor ▲ High ▼ Atsushi Ne             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi measuring instruments group (72) Inventor Mitsugu Sato             882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture             Ceremony company Hitachi measuring instruments group F-term (reference) 4M106 AA01 BA02 CA38 DB05 DB18                       DB20                 5C030 AA06 AB02                 5C033 FF03 JJ01                 5F056 BA09 BB01 BC08 BC10 CB28                       CB29 CC04 EA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出さ
れる荷電粒子線を調節する光学素子と、当該光学素子に
対して軸調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒
子線装置において、 前記アライメント偏向器の偏向量を演算する演算手段を
備え、当該演算手段には前記偏向量を演算するための複
数の演算法が記憶され、当該演算法を選択する選択手段
を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
1. A charged particle beam apparatus comprising a charged particle source, an optical element for adjusting a charged particle beam emitted from the charged particle source, and an alignment deflector for adjusting the axis of the optical element. The alignment deflector further comprises a calculating means for calculating a deflection amount, the calculating means stores a plurality of arithmetic methods for calculating the deflection amount, and a selecting means for selecting the arithmetic method is provided. Charged particle beam device.
【請求項2】請求項1において、 前記演算手段は、前記光学素子の条件を変化させたとき
に得られる複数の画像間の移動量に基づいて、前記アラ
イメント偏向器の偏向量を演算するものであることを特
徴とする荷電粒子線装置。
2. The calculation means according to claim 1, wherein the calculation means calculates the deflection amount of the alignment deflector based on the movement amount between a plurality of images obtained when the condition of the optical element is changed. The charged particle beam device according to claim 1.
【請求項3】請求項1において、 前記演算手段は、複数の画像間の移動量に基づいて前記
アライメント偏向器の偏向量を演算するものであって、
前記選択手段による演算法の選択によって前記演算に供
される画像の枚数が変化することを特徴とする荷電粒子
線装置。
3. The calculation means according to claim 1, wherein the calculation means calculates a deflection amount of the alignment deflector based on a movement amount between a plurality of images.
The charged particle beam device, wherein the number of images used for the calculation is changed by the selection of the calculation method by the selecting means.
【請求項4】請求項1において、 前記演算手段は、前記光学素子の条件を変化させたとき
に得られる複数の画像間の移動量から所定の変数を算出
し、当該所定の変数に基づいて前記アライメント偏向器
の変更量を演算するものであって、前記選択手段による
演算法の選択によって前記演算に供される画像の枚数が
変化することを特徴とする荷電粒子線装置。
4. The calculation means according to claim 1, wherein the calculation means calculates a predetermined variable from a movement amount between a plurality of images obtained when the condition of the optical element is changed, and based on the predetermined variable. A charged particle beam apparatus for calculating a change amount of the alignment deflector, wherein the number of images to be used for the calculation is changed by selection of a calculation method by the selecting means.
【請求項5】荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出さ
れる荷電粒子線を調節する光学素子と、当該光学素子に
対して軸調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒
子線装置において、 前記アライメント偏向器の偏向量を演算する演算手段
と、当該演算手段によって算出された偏向量が予め定め
られた値以上、或いはその値より大きい場合、再度前記
演算手段による処理を行うことを特徴とする荷電粒子線
装置。
5. A charged particle beam apparatus equipped with a charged particle source, an optical element for adjusting a charged particle beam emitted from the charged particle source, and an alignment deflector for axially adjusting the optical element, A calculation means for calculating the deflection amount of the alignment deflector; and when the deflection amount calculated by the calculation means is greater than or equal to a predetermined value or greater than that value, the processing by the calculation means is performed again. Charged particle beam device.
【請求項6】荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出さ
れる荷電粒子線を調節する光学素子と、当該光学素子に
対して軸調整を行うアライメント偏向器を備えた荷電粒
子線装置において、 前記光学素子の条件を変化させた際に得られる2つの画
像のパターンの重心を検出する手段と、前記2つのパタ
ーンの重心のずれを検出する手段と、前記2つのパター
ンの重心のずれに基づいて、前記アライメント偏向器の
偏向量を算出する手段を備えたことを特徴とする荷電粒
子線装置。
6. A charged particle beam apparatus comprising a charged particle source, an optical element for adjusting a charged particle beam emitted from the charged particle source, and an alignment deflector for adjusting the axis of the optical element, Based on the means for detecting the center of gravity of the patterns of the two images obtained when the condition of the optical element is changed, the means for detecting the deviation of the centers of gravity of the two patterns, and the deviation of the centers of gravity of the two patterns. And a means for calculating a deflection amount of the alignment deflector.
【請求項7】荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出さ
れる荷電粒子線の非点補正を行う非点補正器と、当該非
点補正器と前記荷電粒子線が照射される試料との間に配
置され、前記荷電粒子線を集束する対物レンズと、前記
非点補正器に対する前記荷電粒子線の光軸を調整する第
1のアライメント偏向器と、前記対物レンズに対する前
記荷電粒子線の光軸を調整する第2のアライメント偏向
器を備えた荷電粒子線装置において、 第1に前記対物レンズで焦点調整を行い、第2に前記第
1のアライメント偏向器による軸調整を行い、第3に前
記第2のアライメント偏向器による軸調整を行い、第4
に前記非点補正器による非点補正を行うように制御する
制御手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
7. A charged particle source, an astigmatism corrector for performing astigmatism correction on a charged particle beam emitted from the charged particle source, and the astigmatism corrector and a sample irradiated with the charged particle beam. An objective lens disposed between and for focusing the charged particle beam, a first alignment deflector for adjusting an optical axis of the charged particle beam with respect to the astigmatism corrector, and a light beam for the charged particle beam with respect to the objective lens. In a charged particle beam device including a second alignment deflector for adjusting the axis, firstly, the focus adjustment is performed by the objective lens, secondly, axis adjustment is performed by the first alignment deflector, and thirdly. Axis adjustment by the second alignment deflector,
1. A charged particle beam device, further comprising control means for controlling to perform astigmatism correction by the astigmatism corrector.
【請求項8】荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出さ
れる荷電粒子線を調節する光学素子と、当該光学素子に
対して軸調整を行うアライメント偏向器と、前記荷電粒
子線の照射によって試料から放出される二次荷電粒子線
に基づいて画像を表示する画像表示装置を備えた荷電粒
子線装置において、 前記光学素子の条件を変化させた際に得られる複数の画
像間の移動量に基づいて、アライメント偏向器の偏向量
を算出する算出手段を備え、前期画像表示装置には、前
記光学素子の条件を変化させた際に得られる複数の画像
が表示されることを特徴とする荷電粒子線装置。
8. A charged particle source, an optical element for adjusting a charged particle beam emitted from the charged particle source, an alignment deflector for adjusting the axis of the optical element, and an irradiation of the charged particle beam. In a charged particle beam device provided with an image display device that displays an image based on a secondary charged particle beam emitted from a sample, in a movement amount between a plurality of images obtained when the conditions of the optical element are changed. Based on the above, a calculation means for calculating the deflection amount of the alignment deflector is provided, and a plurality of images obtained when the conditions of the optical element are changed are displayed on the image display device in the previous period. Particle beam equipment.
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