JP2005302468A - Method and apparatus for displaying simulation image of charged particle beam device - Google Patents

Method and apparatus for displaying simulation image of charged particle beam device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for displaying simulation image of a charged particle beam device, which facilitate operator's or adjustor's mastering techniques for correcting aberration and understanding the procedures for the correction. <P>SOLUTION: The charged particle beam device having an aberration corrector comprises an operation input 44 which inputs a beam control condition from an operation; and a calculation means 45 which performs calculation for simulation on the basis of correction data of the beam control condition input from the operation input 44, to display a cross sectional shape of the beam after the correction and a simulation result of an image of a sample on a displaying means 50. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示方法及び装置に関する。
に関する。
The present invention relates to a simulation image display method and apparatus for a charged particle beam apparatus.
About.

走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡において、高分解能の像を観察したりプローブ電流密度を上げることを目的として、電子光学系の中に収差補正装置が組み込まれている。この収差補正装置として、色収差を静電型4極子と磁場型4極子の組合せで補正し、球面収差を4段の8極子で補正する方式が提案されている。その原理については、非特許文献1〜3に詳しく紹介されている。   In a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, an aberration correction apparatus is incorporated in an electron optical system for the purpose of observing a high resolution image or increasing a probe current density. As this aberration correction apparatus, a method has been proposed in which chromatic aberration is corrected by a combination of an electrostatic quadrupole and a magnetic quadrupole, and spherical aberration is corrected by a four-stage octupole. The principle is introduced in detail in Non-Patent Documents 1 to 3.

ここで、上記した収差補正装置の原理の概略を、図4に基づいて説明する。図4において、対物レンズ7の前段に収差補正装置Cが配置されている。収差補正装置Cは、4段の静電型多極子1,2,3,4と、静電型多極子の2段目と3段目が作り出す電位分布と相似な磁位分布を作り出し、電界と重畳した磁界を形成する2段の磁場型4極子5,6と、4段の静電型4極子が形成する電界と重畳した電界を形成する4段の静電型8極子11,12,13,14とより構成されている。   Here, an outline of the principle of the aberration correction apparatus described above will be described with reference to FIG. In FIG. 4, an aberration correction device C is disposed in front of the objective lens 7. The aberration correction device C generates a magnetic potential distribution similar to the potential distribution generated by the four-stage electrostatic multipole 1, 2, 3, 4 and the second and third stages of the electrostatic multipole. Two-stage magnetic quadrupoles 5, 6 that form a superimposed magnetic field, and four-stage electrostatic octupoles 11, 12, that form an electric field superimposed on the electric field formed by the four-stage electrostatic quadrupole. 13 and 14.

図4の構成において、図の左側から入射した荷電粒子ビームは、4段の静電型4極子1,2,3,4と対物レンズ7によって、基準となる荷電粒子ビームの軌道が作られ、試料面15に荷電粒子ビームがフォーカスされる。この図8では、粒子線のX方向の軌道RxとY方向の軌道Ryとを同じ平面上にまとめて模式的に描いている。 In the configuration of FIG. 4, the charged particle beam incident from the left side of the drawing forms a reference charged particle beam trajectory by the four-stage electrostatic quadrupole 1, 2, 3, 4 and the objective lens 7. The charged particle beam is focused on the sample surface 15. In FIG. 8, the trajectory Rx in the X direction and the trajectory Ry in the Y direction of the particle beam are schematically drawn on the same plane.

基準軌道とは、近軸軌道(収差が無いときの軌道と考えてよい)として、4極子1によってY方向の軌道Ryが4極子2の中心を通り、4極子2によってX方向の軌道Rxが4極子3の中心を通り、最後に4極子3,4と対物レンズ7によって荷電粒子ビームが試料面にフォーカスされる軌道をいう。実際には完全なフォーカスのために、これらの相互調整が必要になる。なお、このとき、前記の4段の2極子は軸合せのため用いられる。 The reference trajectory is a paraxial trajectory (which can be considered as a trajectory when there is no aberration), and the trajectory R y in the Y direction passes through the center of the quadrupole 2 by the quadrupole 1 and the trajectory R in the X direction by the quadrupole 2. This is a trajectory where x passes through the center of the quadrupole 3 and finally the charged particle beam is focused on the sample surface by the quadrupoles 3 and 4 and the objective lens 7. In practice, these mutual adjustments are necessary for complete focus. At this time, the four-stage dipole is used for axial alignment.

更に詳細に図4を説明すると、X方向の軌道Rxの荷電粒子ビームは4極子1によって拡散(凹レンズと同様な作用)され、次いで4極子2によって集束(凸レンズと同様な作用)されて4極子3の中心を通るようになされ、4極子3の中心を通過した後、4極子4によって集束されて、対物レンズ7に向かう。一方、Y方向の軌道Ryの荷電粒子ビームは4極子1によって集束されて4極子2の中心を通るようになされ、4極子2の中心を通過した後、4極子3によって集束され、最後に4極子4によって拡散された後、対物レンズ7に向かう。このようにX方向の軌道Rxに作用する4極子1の拡散作用と、Y方向の軌道Ryに作用する4極子4の拡散作用とを合成することによって、一個の凹又は凸レンズの如くに働かせることができる。 Referring to FIG. 4 in more detail, the charged particle beam of the trajectory Rx in the X direction is diffused by the quadrupole 1 (acting like a concave lens) and then focused by the quadrupole 2 (acting like a convex lens). After passing through the center of the quadrupole 3 and passing through the center of the quadrupole 3, the light is focused by the quadrupole 4 and travels toward the objective lens 7. On the other hand, the charged particle beam of the orbit R y in the Y direction is focused by the quadrupole 1 so as to pass through the center of the quadrupole 2, and after passing through the center of the quadrupole 2, is focused by the quadrupole 3. After being diffused by the quadrupole 4, it goes to the objective lens 7. In this way, by combining the diffusing action of the quadrupole 1 acting on the X-direction trajectory R x and the diffusing action of the quadrupole 4 acting on the Y-direction trajectory R y , like a single concave or convex lens. Can work.

次に、収差補正装置Cによる色収差補正について説明する。図4に示したような系で先ず色収差を補正するには、上記の基準軌道を変えないように静電型4極子2の電位φq2[V]と磁場型4極子5の励磁J2[AT](あるいは磁位)が調整され、レンズ系全体としてX方向の色収差が0に補正される。同様に基準軌道を変えないように静電型4極子3の電位φq3[V]と磁場型4極子6の励磁J3[AT]が調整され、レンズ系全体としてY方向の色収差が0に補正される。 Next, chromatic aberration correction by the aberration correction apparatus C will be described. In order to first correct chromatic aberration in the system as shown in FIG. 4, the potential φ q2 [V] of the electrostatic quadrupole 2 and the excitation J 2 [ AT] (or magnetic position) is adjusted, and the chromatic aberration in the X direction is corrected to 0 as the entire lens system. Similarly, the potential φ q3 [V] of the electrostatic quadrupole 3 and the excitation J 3 [AT] of the magnetic quadrupole 6 are adjusted so as not to change the reference trajectory, and the chromatic aberration in the Y direction is reduced to 0 as the entire lens system. It is corrected.

次に、球面収差補正(3次の開口収差補正)について説明する。球面収差を補正する場合には、X,Y方向の色収差の補正を行った後に、静電型8極子12の電位φO2[V]によってレンズ系全体としてX方向の球面収差を0に補正し、静電型8極子13の電位φO3[V]によってY方向の球面収差を0に補正する。 Next, spherical aberration correction (third-order aperture aberration correction) will be described. When correcting the spherical aberration, after correcting the chromatic aberration in the X and Y directions, the spherical aberration in the X direction is corrected to 0 as the entire lens system by the potential φ O2 [V] of the electrostatic octupole 12. The spherical aberration in the Y direction is corrected to 0 by the potential φ O3 [V] of the electrostatic octupole 13.

次に、XYが合成された方向の球面型収差を静電型8極子11,14で0に補正する。実際は交互の繰返し調整が必要になる。なお、4極子や8極子の電位や励磁の重畳は、1個の12極子を用いて、12極の各極子に印加する電位や励磁を変化させ2極子,4極子,6極子,8極子などの合成が行われ、実用化されている。この方法については、例えば非特許文献4に紹介されている。   Next, the spherical aberration in the direction in which XY is synthesized is corrected to 0 by the electrostatic octupoles 11 and 14. In practice, alternate repeated adjustments are required. In addition, the superposition of the potential and excitation of the quadrupole and octupole uses a single 12-pole to change the potential and excitation applied to each 12-pole, dipole, quadrupole, hexapole, octupole, etc. Has been synthesized and put into practical use. This method is introduced in Non-Patent Document 4, for example.

すなわち、静電型の場合には図5に示すように、12個の電極Un(n=1, 2, …, 12)に対して、独立に電圧を供給できる最終段電源An(n=1, 2, …, 12)が接続され、4極子場を作る場合には、理想的な4極子場に近い場が得られるように4極子電源20からの出力電圧が各最終段電源Anに供給される。最終段電源Anの出力電圧が4極子電源20の出力電圧に比例すると仮定すれば、4極子電源20の出力電圧の比は上記の非特許文献4に示された値になる。また、この4極子場に重ねて8極子場を作る場合には、理想的な8極子場に近い場が得られるように、8極子電源28からの出力電圧が前記4極子電源20の出力電圧と加算されて各最終段電源Anに供給される。以下同様の考え方で、1個の12極子で2n極子(n=1、2、…6)の多極子場を重ねた場が得られる。 That is, in the case of the electrostatic type, as shown in FIG. 5, the final-stage power supply An (n (n) that can supply voltage independently to the twelve electrodes Un (n = 1, 2,..., 12)). = 1, 2,..., 12) are connected to form a quadrupole field, the output voltage from the quadrupole power supply 20 is set to each final stage power supply A so that a field close to an ideal quadrupole field can be obtained. supplied to n . Assuming the output voltage of the final-stage power supply A n is proportional to the output voltage of the quadrupole power supply 20, 4 the ratio of the output voltage of the quadrupole power supply 20 becomes a value shown in Non-Patent Document 4 above. In addition, when an octupole field is created by overlapping this quadrupole field, the output voltage from the octupole power supply 28 is the output voltage of the quadrupole power supply 20 so that a field close to an ideal octupole field can be obtained. It is added and supplied to the final-stage power a n. In the same way, a field in which a multipole field of 2n poles (n = 1, 2,... 6) is overlapped by one 12-pole element is obtained.

次に磁場型の場合には図6に示すように、12個のマグネットWn(n=1, 2, …, 12)のコイルに対して、独立に励磁電流を供給できる最終段電源Bn(n=1, 2, …, 12)が接続され、磁場型4極子場を作る場合には、理想的な磁場型の4極子場に近い場が得られるように磁場型4極子電源15からの出力電圧が各電源Bnに供給される。最終段電源Bnの出力電流が磁場型4極子電源15の出力電圧に比例すると仮定すれば、この出力電圧の比は上記の非特許文献4に示されている励磁力の比になる。本発明では、磁場型の4極子場以外の多極子場の重畳は説明されていないが、最終段電源Bnの入力電圧に多極子場の電圧を加算することによって、静電型と同様に磁場型の多極子場の重畳が可能になる。なお、ここで、図6では各マグネットWnの外側を磁気的につなぐヨークは省略されている。 Next, in the case of the magnetic field type, as shown in FIG. 6, the final stage power supply B n that can supply the excitation current independently to the coils of 12 magnets W n (n = 1, 2,. When (n = 1, 2,..., 12) are connected to form a magnetic quadrupole field, the magnetic quadrupole power supply 15 is used so that a field close to an ideal magnetic quadrupole field can be obtained. Output voltage is supplied to each power source B n . If it is assumed that the output current of the final stage power supply Bn is proportional to the output voltage of the magnetic field type quadrupole power supply 15, the ratio of the output voltages is the ratio of the excitation force shown in Non-Patent Document 4 above. In the present invention, the superposition of multipole fields other than the magnetic field type quadrupole field is not explained, but by adding the voltage of the multipole field to the input voltage of the final stage power supply Bn , the electrostatic type is added. Magnetic field type multipole field can be superimposed. Here, the yoke connecting the outside of each magnet W n 6 magnetically is omitted.

次に、静電型と磁場型を重ねる場合には、マグネットWnが電極Unを兼ねることができるように導電性の磁性体を用いれば良い。この場合、マグネットのコイルは電極とは電気的に絶縁して配置される。 Then, when superimposing the electrostatic and magnetic types, magnets W n may be used a conductive magnetic material so that it can serve as the electrode U n. In this case, the magnet coil is arranged to be electrically insulated from the electrode.

以下の説明では、説明を簡単にするために、あたかも2n極子を互いに重ねたかのように記述しているが、実際には1つの12極子に対し複数の多極子場の重畳は上記のように電圧信号の加算によって行っている。   In the following description, in order to simplify the description, it is described as if 2n poles are overlapped with each other, but in reality, the superposition of a plurality of multipole fields on one twelve pole is the voltage as described above. This is done by adding signals.

なお、色収差補正が終わった後、球面収差補正を行う前に、4段の6極子による2次の開口収差を補正する必要が生じる場合がある。その補正法は前記の球面収差の補正法と同様の手順で行う。この2次の開口収差は収差補正装置の機械的精度に依存して発生するものであるが、通常は補正量も小さく本件収差補正装置における範囲では高次収差への影響も小さい。従来のこの種の装置として、長時間にわたって安定で最適な収差補正をすることができる荷電粒子ビーム装置の収差補正装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−203593号公報 H. Rose, Optik 33, Heft 1, 1-24 (1971) J. Zach, Optik 83, No.1, 30-40 (1989) J. Zach and M. Haider, Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res.A 363, 316-325 (1995) M. Haider et al., Optik 63, No.1, 9-23 (1982)
Note that it may be necessary to correct secondary aperture aberration due to four-stage hexapoles after chromatic aberration correction and before spherical aberration correction. The correction method is performed in the same procedure as the spherical aberration correction method. This second-order aperture aberration is generated depending on the mechanical accuracy of the aberration correction apparatus, but usually the correction amount is small and the influence on the high-order aberration is small in the range of the aberration correction apparatus. As a conventional apparatus of this type, an aberration correction apparatus for a charged particle beam apparatus capable of performing stable and optimal aberration correction for a long time is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2003-203593 A H. Rose, Optik 33, Heft 1, 1-24 (1971) J. Zach, Optik 83, No.1, 30-40 (1989) J. Zach and M. Haider, Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. A 363, 316-325 (1995) M. Haider et al., Optik 63, No. 1, 9-23 (1982)

従来の技術による収差補正の手続きは、前述したように複雑であり、その手順の各段階における、像のぼけ方の方向性や対称性等は分かりにくいため、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのには相当な期間の教育が必要であった。   The aberration correction procedure according to the conventional technique is complicated as described above, and it is difficult to understand the directionality or symmetry of the image blur at each stage of the procedure. It took a considerable amount of education to learn and understand the procedure.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示方法及び装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and a simulation image of a charged particle beam apparatus that makes it easy for an operator or a coordinator to learn the aberration correction technique and understand the procedure. It is an object to provide a display method and apparatus.

請求項1記載の発明は、収差補正手段を備える荷電粒子ビーム装置において、演算手段により操作部からのビーム制御条件の補正データを基にシミュレーション演算を行ない、演算後におけるビーム断面形状や試料像のシミュレーション結果を表示手段に表示するようにしたことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, in the charged particle beam apparatus including the aberration correction unit, the calculation unit performs a simulation calculation based on the correction data of the beam control condition from the operation unit, and calculates the beam cross-sectional shape and the sample image after the calculation. The simulation result is displayed on the display means.

請求項2記載の発明は、前記演算手段は、粒子光学系に与えられた電磁場から、荷電粒子の軌道、収差係数を演算し、該収差係数から試料面位置における荷電粒子の2次元的な電流密度分布を演算し、該電流密度分布のプローブを用いて試料面を走査した時の像を演算し、前記各演算結果の少なくとも1つを表示手段に表示することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the calculation means calculates the trajectory and aberration coefficient of the charged particle from the electromagnetic field applied to the particle optical system, and the two-dimensional current of the charged particle at the sample surface position from the aberration coefficient. A density distribution is calculated, an image when the sample surface is scanned using the probe of the current density distribution is calculated, and at least one of the calculation results is displayed on a display means.

請求項3記載の発明は、前記演算手段は、前記収差係数として3次以下の開口収差係数を演算することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記演算手段は、前記収差係数として1次の色収差係数を計算することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is characterized in that the calculation means calculates a third-order or less aperture aberration coefficient as the aberration coefficient.
The invention according to claim 4 is characterized in that the calculation means calculates a first-order chromatic aberration coefficient as the aberration coefficient.

請求項5記載の発明は、前記演算手段は、前記電流密度分布として、試料面位置を任意にずらした時の分布を演算することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、収差補正器を備える荷電粒子ビーム装置において、操作部からのビーム制御条件を入力する操作入力部と、該操作入力部から入力されたビーム制御条件の補正データを基にシミュレーション演算を行ない、補正後におけるビームの断面形状や試料像のシミュレーション結果を表示手段に表示する演算手段と、を具備することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that the calculation means calculates a distribution when the sample surface position is arbitrarily shifted as the current density distribution.
According to a sixth aspect of the present invention, in a charged particle beam apparatus including an aberration corrector, an operation input unit that inputs a beam control condition from the operation unit, and correction data of the beam control condition input from the operation input unit are used. And a calculation means for performing a simulation calculation and displaying the corrected cross-sectional shape of the beam and the simulation result of the sample image on the display means.

請求項1記載の発明によれば、収差補正時における各補正段階での演算結果を表示手段に表示するので、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the calculation results at each correction stage at the time of aberration correction are displayed on the display means, it is easy for an operator or an adjuster to learn the aberration correction technique and understand the procedure. Can be.

請求項2記載の発明によれば、荷電粒子の2次元的な電流密度分布を基に、当該電流密度分布のプローブを用いて試料面を走査した時の像を表示手段に表示することができるので、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる。   According to the second aspect of the present invention, based on the two-dimensional current density distribution of charged particles, an image when the sample surface is scanned using the probe of the current density distribution can be displayed on the display means. Therefore, it is possible to make it easy for an operator or a coordinator to learn the aberration correction technique and understand the procedure.

請求項3記載の発明によれば、前記演算手段は収差係数として3次以下の収差係数を演算することができる。
請求項4記載の発明によれば、前記演算手段は収差係数として1次の色収差係数を演算することができる。
According to a third aspect of the present invention, the calculating means can calculate a third or lower order aberration coefficient as an aberration coefficient.
According to a fourth aspect of the present invention, the calculating means can calculate a primary chromatic aberration coefficient as an aberration coefficient.

請求項5記載の発明によれば、前演算手段は、試料位置を任意にずらした時の分布を演算することができる。
請求項6記載の発明によれば、収差補正器により収差補正を演算する場合に、シミュレーション演算結果を表示手段により表示させるので、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる。
According to the fifth aspect of the invention, the pre-calculation means can calculate the distribution when the sample position is arbitrarily shifted.
According to the sixth aspect of the present invention, when the aberration correction is calculated by the aberration corrector, the simulation calculation result is displayed by the display means. Therefore, the operator or the adjuster learns the aberration correction technique and understands the procedure. To make it easier to do.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態例を示す構成図である。図において、31は光路に沿って設けられた対物絞り、32〜35は4段の静電型多極子である。これら多極子のうち、33と34は、電位分布と相似な磁位分布を重畳させることが可能な磁場型の多極子としての機能も有している。36は試料面に電子ビームを照射するための対物レンズ(OL)、37は試料面である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 31 is an objective aperture provided along the optical path, and 32 to 35 are four-stage electrostatic multipoles. Among these multipoles, 33 and 34 also have a function as a magnetic field type multipole capable of superimposing a magnetic potential distribution similar to the potential distribution. Reference numeral 36 denotes an objective lens (OL) for irradiating the sample surface with an electron beam, and reference numeral 37 denotes a sample surface.

38は1段目多極子電極用電源、39は2段目多極子電極・コイル用電源、40は3段目多極子電極・コイル用電源、41は4段目多極子用電源、42は対物レンズ用電源である。これら電源は、静電型多極子32〜35に双極子電場、4極子電場、6極子電場、8極子電場、4極子磁場を発生させるための電源である。43は、操作入力部44での設定に基づいて前記電源38〜42を制御する制御部である。該制御部43としては、例えばコンピュータが用いられる。44は制御部43と接続され、各種のコマンド等を入力する操作入力部である。該操作入力部44としては、例えばキーボード、マウス、つまみ等が用いられる。45は操作入力部44と接続され、シミュレーションによる演算を行ないその結果を出力する演算手段としての演算部で、本発明を特徴付ける部分である。   38 is a first stage multipole electrode power supply, 39 is a second stage multipole electrode / coil power supply, 40 is a third stage multipole electrode / coil power supply, 41 is a fourth stage multipole power supply, and 42 is an objective. This is the power supply for the lens. These power sources are power sources for generating a dipole electric field, a quadrupole electric field, a hexapole electric field, an octupole electric field, and a quadrupole magnetic field in the electrostatic multipole elements 32-35. A control unit 43 controls the power supplies 38 to 42 based on the setting in the operation input unit 44. For example, a computer is used as the control unit 43. An operation input unit 44 is connected to the control unit 43 and inputs various commands. As the operation input unit 44, for example, a keyboard, a mouse, a knob or the like is used. Reference numeral 45 denotes an arithmetic unit that is connected to the operation input unit 44 and that performs arithmetic calculations and outputs the results, which characterizes the present invention.

シミュレーションの状態を演算するのに必要なデータは予め演算部45に記憶されている。例えば、対物レンズつまみをある方向に回転させると、得られる画像がどのようになるかというようなデータが予め記憶されている。50は画像を表示する表示部である。該表示部50としては、例えばCRTや液晶表示装置等が用いられる。   Data necessary for calculating the simulation state is stored in advance in the calculation unit 45. For example, data such as how an image is obtained when the objective lens knob is rotated in a certain direction is stored in advance. Reference numeral 50 denotes a display unit that displays an image. For example, a CRT or a liquid crystal display device is used as the display unit 50.

51は試料面37の近傍に配置された2次電子検出器である。該2次電子検出器51の出力は、前記制御部43に入力される。該制御部43は表示部50に測定画像情報を与える。一方、演算部45はシミュレーション画像を与える。この結果、表示部50には測定画像Aとシミュレーション画像Bとが表示されることになる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。   Reference numeral 51 denotes a secondary electron detector disposed in the vicinity of the sample surface 37. The output of the secondary electron detector 51 is input to the control unit 43. The control unit 43 gives measurement image information to the display unit 50. On the other hand, the calculation unit 45 provides a simulation image. As a result, the measurement image A and the simulation image B are displayed on the display unit 50. The operation of the apparatus configured as described above will be described as follows.

本発明の要旨は以下の通りである。例えば、初心者がこの収差補正装置を操作しているものとする。そこで、実際に測定した画像が表示部50に表示されているが、満足すべき画像ではない。例えば、ぼけた画像が表示されているものとする。このような場合、初心者はどの部分を操作すると画像がどのように変わるのか分からないので、操作のしようがない場合がある。このような場合に、シミュレーション画像を表示部50に表示させておく。表示された画像はぼけた画像であったものとする。オペレータが、操作入力部44のつまみを操作して、その結果、表示部50に表示されている画像がどのように変わるかを認識する。つまり、オペレータが操作入力部44のつまみを例えば右方向に回したところ、ぼけていた画像がくっきりとした画像になってきたものとする。   The gist of the present invention is as follows. For example, it is assumed that a beginner is operating this aberration correction apparatus. Therefore, an actually measured image is displayed on the display unit 50, but it is not a satisfactory image. For example, it is assumed that a blurred image is displayed. In such a case, since the beginner does not know how to change which part of the image, the operation may not be performed. In such a case, a simulation image is displayed on the display unit 50 in advance. It is assumed that the displayed image is a blurred image. The operator operates the knob of the operation input unit 44 to recognize how the image displayed on the display unit 50 changes as a result. That is, when the operator turns the knob of the operation input unit 44 to the right, for example, it is assumed that the blurred image has become a clear image.

そこで、オペレータは、シミュレーション画像を消して、測定画像のみにし、前述したように、操作つまみを右方向に回す。この結果、測定画像は焦点のあった画像になってくる。このようにして、シミュレーションによる画像変化から実際の測定画像の変化のようすを予め認識した状態で、調整するのである。この調整の結果、制御部43は電源38〜42に制御信号を与えて、収差がなくなる方向に駆動することになる。そして、表示部50には、焦点の合った画像が得られる。   Therefore, the operator erases the simulation image to make only the measurement image, and turns the operation knob clockwise as described above. As a result, the measurement image becomes a focused image. In this way, adjustment is performed in a state in which the actual change in the measurement image is recognized in advance from the image change due to the simulation. As a result of this adjustment, the control unit 43 gives a control signal to the power supplies 38 to 42 to drive in a direction in which aberrations are eliminated. Then, a focused image is obtained on the display unit 50.

以下、本発明を詳細に説明する。先ず、初期状態で試料面37に電子ビームを照射し、その表面から放射される2次電子を検出器51により検出する。なお、検出される画像は2次電子である必要はなく、放射電子等であってもよい。制御部43は検出器51からの画像信号を受けて、所定の画像処理を行なった後、表示部50に画像を表示させる。ここで、表示部50に表示される画像が鮮明な画像ではなかったものとする。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, in the initial state, the sample surface 37 is irradiated with an electron beam, and secondary electrons emitted from the surface are detected by the detector 51. Note that the image to be detected need not be secondary electrons, and may be emitted electrons or the like. The control unit 43 receives the image signal from the detector 51, performs predetermined image processing, and then causes the display unit 50 to display an image. Here, it is assumed that the image displayed on the display unit 50 is not a clear image.

そこで、オペレータは操作入力部44を操作して制御部43に指令を伝えて、装置をシミュレーションモードに設定する。シミュレーションモードでは、制御部43は測定画像に加えてシミュレーション画像を表示部50に表示する。そこで、オペレータはシミュレーション画像を参照して、画像が鮮明でなかった時における操作入力部44から例えば、つまみを回してシミュレーション画像が鮮明になるように調整を行なう。   Therefore, the operator operates the operation input unit 44 to transmit a command to the control unit 43 to set the apparatus in the simulation mode. In the simulation mode, the control unit 43 displays a simulation image on the display unit 50 in addition to the measurement image. Therefore, the operator refers to the simulation image and adjusts so that the simulation image becomes clear by turning, for example, a knob from the operation input unit 44 when the image is not clear.

画像が鮮明になるように操作入力部44のつまみを調整した時の操作手順をオペレータは記憶しておく。そして、表示部50に測定画像のみを表示して、シミュレーションにより行なった手順でつまみ等を操作して測定画像が鮮明になるように調整を行なう。具体的には、操作入力部44からの調整に応じて、制御部43は電源38〜42を制御して収差補正を行なうことになる。この結果、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる。   The operator stores the operation procedure when the knob of the operation input unit 44 is adjusted so that the image becomes clear. Then, only the measurement image is displayed on the display unit 50, and adjustment is performed so that the measurement image becomes clear by operating a knob or the like according to the procedure performed by the simulation. Specifically, in accordance with the adjustment from the operation input unit 44, the control unit 43 controls the power supplies 38 to 42 to correct aberrations. As a result, it is possible to make it easy for an operator or a coordinator to learn the aberration correction technique and understand the procedure.

図2は本発明によるシミュレーションの説明図である。60はシミュレーション前の画像である。ここで、オペレータが操作入力部44を操作すると中心画像60は変化する。61は左右方向にノイズが乗っている画像、62は左右方向にノイズが乗っている画像、63は上下方向にノイズが乗っている画像、64は上下方向にノイズが乗っている画像である。ここで、例えば画像61に対して、調整つまみを回して、画像が60に示すように鮮明な画像になったものとする。調整つまみを回すと、演算部35には調整つまみを回す時の演算式が記憶されているので、入力された操作手順の状態に応じた演算を行なって表示部50に表示させる。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the simulation according to the present invention. Reference numeral 60 denotes an image before simulation. Here, when the operator operates the operation input unit 44, the central image 60 changes. 61 is an image with noise in the horizontal direction, 62 is an image with noise in the horizontal direction, 63 is an image with noise in the vertical direction, and 64 is an image with noise in the vertical direction. Here, for example, it is assumed that the adjustment knob is turned with respect to the image 61 so that the image becomes a clear image as indicated by 60. When the adjustment knob is turned, the calculation unit 35 stores the calculation formula for turning the adjustment knob, so that the calculation according to the state of the input operation procedure is performed and displayed on the display unit 50.

オペレータはこの時の操作シーケンスを覚えておく。また、他の画像62〜64についても画像が鮮明になる操作シーケンスを覚えておく。そこで、シミュレーション画像は消して、実際に測定している画像を表示部50に表示する。そして、測定画像にノイズが乗っている画像であった場合に、オペレータは操作つまみを回転させて60に示すように鮮明な画像を得ることができる。以上の操作は、62〜64の画像についても全く同様である。   The operator remembers the operation sequence at this time. Also, remember the operation sequence that makes the images clear for the other images 62 to 64. Therefore, the simulation image is deleted and the actually measured image is displayed on the display unit 50. When the measurement image is an image with noise, the operator can obtain a clear image as indicated by 60 by rotating the operation knob. The above operation is exactly the same for the 62 to 64 images.

例えば、静電型多極子32〜35を使用して収差を補正するために操作入力部44を操作すると、その都度設定値は演算部45に送られる。演算部45では、静電型多極子32〜35に単位電圧又は単位電流を与えたときの電磁場のデータを予め持っており、操作入力部44で設定された設定値に基づき、実際に加えられる電磁場が計算される。その電磁場を使用して、荷電粒子の軌道、収差係数を演算する。   For example, each time the operation input unit 44 is operated to correct aberration using the electrostatic multipole elements 32 to 35, the set value is sent to the calculation unit 45. The calculation unit 45 has in advance electromagnetic field data when a unit voltage or unit current is applied to the electrostatic multipole elements 32 to 35, and is actually added based on the set value set by the operation input unit 44. The electromagnetic field is calculated. Using the electromagnetic field, the trajectory and aberration coefficient of the charged particles are calculated.

前記得られた収差係数から試料面位置における荷電粒子の電流密度分布を計算し、該電流密度分布をプローブとして試料面を走査した時の画像を計算する。図3はシミュレーション動作の説明図である。(a)は荷電粒子ビームの軌道、(b)は試料を走査するための荷電粒子ビームの断面形状を、(c)は変更を加える画像、(d)は(a)に示す荷電粒子ビームを用いて(c)に示す試料を走査した結果、演算により得られた画像である。このような画像のうち、各段階における画像、例えば(b)、(d)等の画像を表示部50に表示させる。   A current density distribution of charged particles at the sample surface position is calculated from the obtained aberration coefficient, and an image when the sample surface is scanned using the current density distribution as a probe is calculated. FIG. 3 is an explanatory diagram of the simulation operation. (A) is a trajectory of the charged particle beam, (b) is a cross-sectional shape of the charged particle beam for scanning the sample, (c) is an image to be changed, (d) is a charged particle beam shown in (a). It is an image obtained by calculation as a result of using and scanning the sample shown in (c). Among such images, images at each stage, for example, images such as (b) and (d) are displayed on the display unit 50.

このようにすることにより、荷電粒子の2次元的な電流分布密度を基に、当該電流密度分布のプローブを用いて試料面を走査した時の画像を表示部50に表示させることができるので、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得し、その手順を理解するのを容易にすることができる。   By doing in this way, based on the two-dimensional current distribution density of the charged particles, an image when the sample surface is scanned using the probe of the current density distribution can be displayed on the display unit 50. An operator or a coordinator can easily learn the aberration correction technique and understand the procedure.

以上、説明したように、本発明によれば、電流密度分布の様子がリアルタイムに表示部に表示されるので、収差補正の各手順が、どのような意味をもっているかを理解することが容易となる。また、その結果、オペレータ又は調整員が収差補正の技術を習得するのに必要な期間を短縮することができる。   As described above, according to the present invention, since the state of the current density distribution is displayed on the display unit in real time, it is easy to understand what each procedure of aberration correction has. . As a result, the period required for the operator or the adjuster to learn the aberration correction technique can be shortened.

本発明によれば、演算部45は、収差係数として3次以下の開口収差係数を演算することができる。また、収差係数として1次の色収差係数を演算することができる。また、試料位置を任意にずらした時の分布を演算することができる。このような演算結果は、演算部45から表示部50に画像データを送って表示させることができる。この結果、オペレータ又は調整員は、各収差係数の画像を認識することができる。   According to the present invention, the calculation unit 45 can calculate a third-order or lower aperture aberration coefficient as the aberration coefficient. Further, a primary chromatic aberration coefficient can be calculated as the aberration coefficient. In addition, the distribution when the sample position is arbitrarily shifted can be calculated. Such calculation results can be displayed by sending image data from the calculation unit 45 to the display unit 50. As a result, the operator or adjuster can recognize an image of each aberration coefficient.

上述の実施の形態例では、操作入力部44と制御部43間を接続した場合について説明しているが、本願発明の実施形態例はこれに限るものではなく、操作入力部44と制御部43間を接続しないようにすることもできる。   In the above-described embodiment, the case where the operation input unit 44 and the control unit 43 are connected has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the operation input unit 44 and the control unit 43 are not limited thereto. It is also possible not to connect them.

本発明は、走査電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザ、オージェ電子分光装置、イオンマイクロプローブ、透過電子顕微鏡等の調整に利用される。   The present invention is used for adjusting a scanning electron microscope, an electron probe microanalyzer, an Auger electron spectrometer, an ion microprobe, a transmission electron microscope, and the like.

本発明の一実施の形態例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one embodiment of this invention. 本発明によるシミュレーションの説明図である。It is explanatory drawing of the simulation by this invention. シミュレーション動作の説明図である。It is explanatory drawing of simulation operation | movement. 収差補正装置の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of an aberration correction apparatus. 静電型12極子を12以下の静電型多極子として用いる方法を示す図である。It is a figure which shows the method of using an electrostatic type 12 pole as a 12 or less electrostatic type multipole. 磁場型12極子を12以下の電磁場型多極子として用いる方法を示す図である。It is a figure which shows the method of using a magnetic field type | mold 12 pole as a 12 or less electromagnetic field type | mold multipole.

符号の説明Explanation of symbols

31 対物絞り
32 静電型多極子
33 静電型多極子
34 静電型多極子
35 静電型多極子
36 対物レンズ
37 試料
38 電源
39 電源
40 電源
41 電源
42 電源
43 制御部
44 操作入力部
45 演算部
50 表示部
51 検出器
Reference Signs List 31 Object diaphragm 32 Electrostatic multipole 33 Electrostatic multipole 34 Electrostatic multipole 35 Electrostatic multipole 36 Objective lens 37 Sample 38 Power supply 39 Power supply 40 Power supply 41 Power supply 42 Power supply 43 Control section 44 Operation input section 45 Arithmetic unit 50 Display unit 51 Detector

Claims (6)

収差補正手段を備える荷電粒子ビーム装置において、演算手段により操作部からのビーム制御条件の補正データを基にシミュレーション演算を行ない、演算後におけるビーム断面形状や試料像のシミュレーション結果を表示手段に表示するようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示方法。   In a charged particle beam apparatus including an aberration correction unit, a calculation unit performs a simulation calculation based on correction data of a beam control condition from an operation unit, and displays a beam cross-sectional shape and a sample image simulation result after the calculation on a display unit. A simulation image display method for a charged particle beam apparatus, characterized in that it is configured as described above. 前記演算手段は、粒子光学系に与えられた電磁場から、荷電粒子の軌道、収差係数を演算し、該収差係数から試料面位置における荷電粒子の2次元的な電流密度分布を演算し、該電流密度分布のプローブを用いて試料面を走査した時の像を演算し、前記各演算結果の少なくとも1つを表示手段に表示することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示方法。   The calculation means calculates the trajectory and aberration coefficient of the charged particles from the electromagnetic field applied to the particle optical system, calculates the two-dimensional current density distribution of the charged particles at the sample surface position from the aberration coefficient, 2. A simulation image of a charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein an image obtained by scanning a sample surface using a probe having a density distribution is calculated, and at least one of the calculation results is displayed on a display means. Display method. 前記演算手段は、前記収差係数として3次以下の開口収差係数を演算することを特徴とする請求項2記載のシミュレーション画像表示方法。   3. The simulation image display method according to claim 2, wherein the calculation means calculates a third-order or lower aperture aberration coefficient as the aberration coefficient. 前記演算手段は、前記収差係数として1次の色収差係数を計算することを特徴とする請求項2記載のシミュレーション画像表示方法。   The simulation image display method according to claim 2, wherein the calculation unit calculates a first-order chromatic aberration coefficient as the aberration coefficient. 前記演算手段は、前記電流密度分布として、試料面位置を任意にずらした時の分布を演算することを特徴とする請求項2記載のシミュレーション画像表示方法。   The simulation image display method according to claim 2, wherein the calculation means calculates a distribution when the sample surface position is arbitrarily shifted as the current density distribution. 収差補正器を備える荷電粒子ビーム装置において、操作部からのビーム制御条件を入力する操作入力部と、
該操作入力部から入力されたビーム制御条件の補正データを基にシミュレーション演算を行ない、補正後におけるビームの断面形状や試料像のシミュレーション結果を表示手段に表示する演算手段と、
を具備することを特徴とする荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像表示装置。
In a charged particle beam apparatus including an aberration corrector, an operation input unit that inputs beam control conditions from the operation unit;
A calculation unit that performs a simulation calculation based on the correction data of the beam control condition input from the operation input unit, and displays the cross-sectional shape of the beam after correction and the simulation result of the sample image on a display unit;
A simulation image display device for a charged particle beam device.
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