JP2010016007A - Charged particle beam adjustment method, and charged particle beam device - Google Patents

Charged particle beam adjustment method, and charged particle beam device Download PDF

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秀俊 諸熊
Noriaki Arai
紀明 荒井
Takashi Doi
隆 土肥
Jidai Sasajima
二大 笹嶋
Yoshihiro Kimura
嘉宏 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a beam condition adjustment method and a device, suitable for adjusting beam conditions under a condition different from a vertical beam such as at the time of inclined beam in a device for obtaining an image by irradiating charged particle beam onto a test piece. <P>SOLUTION: In this method and this device, when the charged particle beam is inclined and irradiated, regarding an astigmatism corrector in which astigmatism correction intensities in a plurality of directions can be adjusted, evaluation values are required for respective combinations of adjustment intensities in a plurality of directions, and based on the combinations of the adjustment intensity having the high evaluation value, the method and device of deciding the combinations of the adjustment intensity of the astigmatism corrector is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷電粒子線のビーム条件を調整する方法及び荷電粒子線装置に関し、特にビーム傾斜時の非点補正,焦点補正、及び視野ずれ補正を行う方法、及び装置に関するものである。   The present invention relates to a method for adjusting a beam condition of a charged particle beam and a charged particle beam apparatus, and more particularly to a method and apparatus for performing astigmatism correction, focus correction, and field-of-view correction when a beam is tilted.

走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置では、細く集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、年々高分解能化が進むと同時に、近年では試料に対して荷電粒子線を傾斜させて試料の傾斜像を得ることが必要とされている。試料の傾斜像を得るには試料ステージを傾斜させるのが一般的であるが、高倍率での視野ずれを防止したり、より高速に試料傾斜像を得るには、試料ステージを機械的に傾斜するよりも荷電粒子線を試料に対して傾斜するほうが合理的であることがその理由である。   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 charged particle beam that is finely focused on the sample. In such a charged particle beam apparatus, the resolution has been increasing year by year, and at the same time, it has recently been necessary to tilt the charged particle beam with respect to the sample to obtain a tilted image of the sample. In general, the sample stage is tilted to obtain a tilted image of the sample. However, in order to prevent field shift at a high magnification and to obtain a sample tilted image at a higher speed, the sample stage is mechanically tilted. The reason is that it is more reasonable to tilt the charged particle beam with respect to the sample than to do it.

ビームを傾斜して照射する技術としては、例えば特許文献1,2に記載のように、荷電粒子線を対物レンズの軸外に入射させて、対物レンズの集束作用(振り戻し作用)を使用して、ビームを傾斜することが知られている。   As a technique for irradiating the beam with inclination, for example, as described in Patent Documents 1 and 2, a charged particle beam is made incident off the axis of the objective lens, and the objective lens focusing action (backing action) is used. It is known to tilt the beam.

実開昭55−48610号公報Japanese Utility Model Publication No. 55-48610 特開平2−33843号公報JP-A-2-33843

上記従来技術では、ビームを傾斜した際に生ずる非点補正,焦点補正、或いは視野ずれ補正については何も述べられていない。ビーム傾斜時には、試料に対しビームを垂直に入射する場合と異なり、固有の問題が発生する。   The above prior art does not describe anything about astigmatism correction, focus correction, or visual field shift correction that occurs when the beam is tilted. When the beam is tilted, an inherent problem occurs unlike when the beam is incident on the sample perpendicularly.

本発明は、特にビーム傾斜時のように、垂直ビームとは異なる条件にてビーム条件を調整するのに好適なビーム条件調整方法、及び装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a beam condition adjusting method and apparatus suitable for adjusting a beam condition under a condition different from that of a vertical beam, particularly when the beam is tilted.

上記目的を達成するために、第1に、荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出された荷電粒子線を集束して試料に照射する対物レンズと、試料から放出される荷電粒子を検出する検出器と、当該対物レンズの軸外に、前記荷電粒子線を偏向させて前記荷電粒子線を前記対物レンズ光軸に対し傾斜させる偏向器と、前記荷電粒子線の非点を補正する非点補正器と、前記荷電粒子線を傾斜したときに、前記検出器によって検出された荷電粒子に基づいて、前記荷電粒子線の非点補正,焦点調整、及び視野ずれ補正を行うように、前記非点補正器,対物レンズ、及び偏向器を自動的に制御する制御装置を備えた荷電粒子線装置であって、前記制御装置は、前記非点補正,焦点調整、及び前記視野ずれ補正の少なくとも1つの実施を禁止するための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ものである。   In order to achieve the above object, first, a charged particle source, an objective lens that focuses a charged particle beam emitted from the charged particle source and irradiates the sample, and a charged particle emitted from the sample are detected. A detector, a deflector for deflecting the charged particle beam out of the axis of the objective lens and tilting the charged particle beam with respect to the optical axis of the objective lens, and an astigmatism for correcting the astigmatism of the charged particle beam The astigmatism correction, the focus adjustment, and the field deviation correction are performed based on the charged particles detected by the detector when the charged particle beam is tilted with the corrector. A charged particle beam apparatus including a control device that automatically controls a point corrector, an objective lens, and a deflector, wherein the control device is at least one of the astigmatism correction, the focus adjustment, and the field deviation correction. To ban one implementation It is to provide a charged particle beam apparatus characterized by comprising means.

上記第1の構成によれば、ビームを傾斜したときに、ビーム条件補正による高精度化と、試料の低ダメージ化,処理速度の高速化考慮して、オペレータが自身の経験則に即して任意に補正条件を設定することができる。   According to the first configuration, when the beam is tilted, the operator follows his / her own empirical rule in consideration of high accuracy by correcting the beam condition, low sample damage, and high processing speed. Correction conditions can be set arbitrarily.

更に、第2に、荷電粒子線を集束する対物レンズの荷電粒子線光軸から、荷電粒子線を偏向し、対物レンズ光軸に対して前記荷電粒子線を傾斜して照射する場合に、傾斜前に取得された画像に基づくテンプレートと、傾斜後に取得された画像との比較に基づくパターンマッチングを行い、当該パターンマッチングに基づいて、前記荷電粒子線の視野ずれを補正する方法、及び装置を提供する。   Second, when the charged particle beam is deflected from the charged particle beam optical axis of the objective lens for focusing the charged particle beam and irradiated with the charged particle beam tilted with respect to the objective lens optical axis, the tilt is applied. Provided is a method and an apparatus for performing pattern matching based on a comparison between a template based on an image acquired before and an image acquired after tilting, and correcting a visual field shift of the charged particle beam based on the pattern matching. To do.

上記第2の構成によれば、ビームを傾斜したときに、ビーム条件の補正によって、視野がずれたとしても適正にそのずれを補正することができる。   According to the second configuration, even when the field of view is shifted by correcting the beam conditions when the beam is tilted, the shift can be corrected appropriately.

また、第3に、荷電粒子線を集束する対物レンズの荷電粒子線光軸から、荷電粒子線を偏向し、対物レンズ光軸に対して前記荷電粒子線を傾斜して照射する場合に、複数方向の非点補正強度を調整可能な非点補正器について、複数方向の調整強度の組み合わせ毎に評価値を求め、評価値の高い調整強度の組み合わせに基づいて、非点補正器の調整強度の組み合わせを決定する方法、及び装置を提供するものである。   Thirdly, when the charged particle beam is deflected from the charged particle beam optical axis of the objective lens for focusing the charged particle beam, and the charged particle beam is irradiated at an inclination with respect to the objective lens optical axis, a plurality of For an astigmatism corrector that can adjust the astigmatism correction strength in the direction, obtain an evaluation value for each combination of adjustment intensities in multiple directions. A method and apparatus for determining combinations is provided.

上記第3の構成によれば、ビーム傾斜したときの非点を、適正に補正することができる。   According to the third configuration, astigmatism when the beam is tilted can be corrected appropriately.

更に、第4に、荷電粒子線を集束する対物レンズの荷電粒子線光軸から、荷電粒子線を偏向し、対物レンズ光軸に対して前記荷電粒子線を傾斜して照射する場合に、ビーム傾斜後、焦点調整を行い、その後に視野ずれ補正を行う方法、及び装置を提供するものである。   Fourth, when the charged particle beam is deflected from the charged particle beam optical axis of the objective lens for focusing the charged particle beam and irradiated with the charged particle beam tilted with respect to the objective lens optical axis, The present invention provides a method and apparatus for performing focus adjustment after tilting and then correcting field-of-view deviation.

上記第4の構成によれば、ビームを傾斜したときに、焦点の合った画像に基づいて高精度な視野ずれ補正を行うことができる。   According to the fourth configuration, when the beam is tilted, it is possible to perform high-precision visual field deviation correction based on the focused image.

以下、本発明の他の構成及び効果について、以下の発明の実施の形態の欄の中で明らかにする。   Hereinafter, other configurations and effects of the present invention will be clarified in the following embodiments of the present invention.

上記本発明によれば、特にビーム傾斜時において、ビーム条件を調整するのに好適なビーム条件調整方法、及び装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a beam condition adjusting method and apparatus suitable for adjusting a beam condition, particularly when the beam is tilted.

本発明の一例である走査電子顕微鏡の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope that is an example of the present invention. イメージシフト偏向器を用いて、電子ビームを、試料に傾斜して照射した例を説明する図。The figure explaining the example which inclined and irradiated the electron beam to the sample using the image shift deflector. 電子ビームを傾斜して照射するときの条件を設定するためのGUI画面。A GUI screen for setting conditions for irradiating an electron beam with an inclination. 自動非点補正,自動焦点補正,視野ずれ補正を行うときの処理ステップを説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the processing step when performing automatic astigmatism correction, automatic focus correction, and visual field deviation correction. 自動非点補正の詳細を説明するフローチャート。The flowchart explaining the detail of automatic astigmatism correction. 非点補正器の一例を示す図。The figure which shows an example of an astigmatism corrector. 非点補正器の評価値を二次元的に取得する例を示す図。The figure which shows the example which acquires the evaluation value of an astigmatism corrector two-dimensionally. 自動焦点補正の詳細を説明するフローチャート。The flowchart explaining the detail of automatic focus correction | amendment. 視野ずれ補正の詳細を説明するフローチャート。The flowchart explaining the detail of a visual field shift correction | amendment. 傾斜角度に対する焦点調整量と視野ずれ補正量の補正式を作成する例を説明するフローチャート。The flowchart explaining the example which produces the correction formula of the focus adjustment amount with respect to an inclination angle, and visual field deviation correction amount.

図1は本発明の一実施例である走査電子顕微鏡の構成を示す図である。陰極1と第一陽極2の間には、制御演算装置30(制御プロセッサ)で制御される高電圧制御電源21により電圧が印加され、所定のエミッション電流が陰極1から引き出される。陰極1と第二陽極3の間には制御演算装置30で制御される高電圧制御電源21により加速電圧が印加されるため、陰極1から放出された電子ビーム4は加速されて後段のレンズ系に進行する。電子ビーム4は、集束レンズ制御電源22で制御された集束レンズ5で収束され、絞り板8で電子ビーム4の不要な領域が除去される。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention. A voltage is applied between the cathode 1 and the first anode 2 by a high voltage control power source 21 controlled by a control arithmetic device 30 (control processor), and a predetermined emission current is drawn from the cathode 1. Since an acceleration voltage is applied between the cathode 1 and the second anode 3 by a high voltage control power source 21 controlled by a control arithmetic unit 30, the electron beam 4 emitted from the cathode 1 is accelerated and a subsequent lens system. Proceed to. The electron beam 4 is converged by the focusing lens 5 controlled by the focusing lens control power source 22, and an unnecessary area of the electron beam 4 is removed by the diaphragm plate 8.

その後、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9に微小スポットとして集束され、偏向器11で試料上を二次元的に走査される。偏向器11の近傍には、電子ビーム4の光軸(偏向を受けない電子ビーム4の軌道)から、電子ビーム4を偏向させるためのイメージシフト偏向器(図示せず)が設けられている。   Thereafter, the light is focused as a fine spot on the sample 9 by the objective lens 7 controlled by the objective lens control power source 23 and is scanned two-dimensionally on the sample by the deflector 11. In the vicinity of the deflector 11, an image shift deflector (not shown) for deflecting the electron beam 4 from the optical axis of the electron beam 4 (orbit of the electron beam 4 not subjected to deflection) is provided.

このイメージシフト偏向器を用いて、試料9に対する電子ビーム4の走査位置を変化させることができる。また、対物レンズ7の光軸から電子ビームを偏向させることで、試料9に対する電子ビーム4の照射角度を変化させることができる。なお、本実施例ではイメージシフト偏向器を用いて電子ビーム4の偏向角度を変更する例について説明するが、これに限られることはなく、例えば他の偏向器を用いて電子ビームを偏向させても良い。また、本実施例装置は、後述する非点補正器を備えている(図示せず)。   Using this image shift deflector, the scanning position of the electron beam 4 with respect to the sample 9 can be changed. Further, by deflecting the electron beam from the optical axis of the objective lens 7, the irradiation angle of the electron beam 4 on the sample 9 can be changed. In this embodiment, an example in which the deflection angle of the electron beam 4 is changed using an image shift deflector will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, the electron beam may be deflected using another deflector. Also good. In addition, the apparatus according to the present embodiment includes an astigmatism corrector described later (not shown).

偏向器11の走査信号は、観察倍率に応じて偏向器制御電源24により制御される。また、試料9は二次元的に移動可能な試料ステージ41上に固定されている。試料ステージ41はステージ制御部25により移動が制御される。   The scanning signal of the deflector 11 is controlled by the deflector control power source 24 in accordance with the observation magnification. The sample 9 is fixed on a sample stage 41 that can move two-dimensionally. The movement of the sample stage 41 is controlled by the stage control unit 25.

電子ビーム4の照射によって試料9から発生した二次電子10は二次電子検出器12により検出され、描画装置28は検出された二次信号を可視信号に変換して別の平面上に適宜配列するように制御を行うことで、試料像表示装置26に試料の表面形状に対応した画像を試料像として表示する。   The secondary electrons 10 generated from the sample 9 by the irradiation of the electron beam 4 are detected by the secondary electron detector 12, and the drawing device 28 converts the detected secondary signals into visible signals and arranges them appropriately on another plane. By performing the control as described above, an image corresponding to the surface shape of the sample is displayed on the sample image display device 26 as a sample image.

入力装置27はオペレータと制御演算装置30のインターフェースを行うもので、オペレータはこの入力装置27を介して上述の各ユニットの制御を行う他に、測定点の指定や寸法測定の指令を行う。なお、制御演算装置30には図示しない記憶装置が設けられており、得られた測長値や各ユニットに対する制御条件等を記憶できるようになっている。   The input device 27 serves as an interface between the operator and the control arithmetic device 30. The operator controls the above-described units via the input device 27, and also designates measurement points and gives a dimension measurement command. Note that the control arithmetic device 30 is provided with a storage device (not shown) so that the obtained length measurement values, control conditions for each unit, and the like can be stored.

二次電子検出器12で検出された信号は、信号アンプ13で増幅された後、描画装置28内の画像メモリに蓄積されるようになっている。なお、本実施例装置は二次電子検出器12を備えているが、これに限られることはなく、反射電子を検出する反射電子検出器や光,電磁波,X線を検出する検出器を二次電子検出器に替えて、或いは一緒に備えることも可能である。   The signal detected by the secondary electron detector 12 is amplified by the signal amplifier 13 and then stored in the image memory in the drawing device 28. Although the apparatus of this embodiment includes the secondary electron detector 12, the present invention is not limited to this, and there are two reflected electron detectors that detect reflected electrons and two detectors that detect light, electromagnetic waves, and X-rays. It is also possible to provide a secondary electron detector instead of or together with the secondary electron detector.

画像メモリのメモリ位置に対応したアドレス信号は、制御演算装置30内、或いは別に設置されたコンピュータ内で生成され、アナログ変換された後に、偏向器11に供給される。X方向のアドレス信号は、例えば画像メモリが512×512画素(pixel)の場合、0から512を繰り返すデジタル信号であり、Y方向のアドレス信号は、X方向のアドレス信号が0から512に到達したときにプラス1される0から512の繰り返しのデジタル信号である。これがアナログ信号に変換される。   An address signal corresponding to the memory location of the image memory is generated in the control arithmetic unit 30 or in a separately installed computer, converted into an analog signal, and then supplied to the deflector 11. The address signal in the X direction is a digital signal that repeats 0 to 512, for example, when the image memory has 512 × 512 pixels (pixels), and the address signal in the Y direction reaches the address signal in the X direction from 0 to 512. It is a digital signal repeated from 0 to 512 that is sometimes incremented by one. This is converted into an analog signal.

画像メモリのアドレスと電子線を走査するための偏向信号のアドレスが対応しているので、画像メモリには走査コイルによる電子線の偏向領域の二次元像が記録される。なお、画像メモリ内の信号は、読み出しクロックで同期された読み出しアドレス生成回路で時系列に順次読み出すことができる。アドレスに対応して読み出された信号はアナログ変換され、試料像表示装置28の輝度変調信号となる。   Since the address of the image memory corresponds to the address of the deflection signal for scanning the electron beam, a two-dimensional image of the deflection region of the electron beam by the scanning coil is recorded in the image memory. Note that signals in the image memory can be sequentially read out in time series by a read address generation circuit synchronized with a read clock. The signal read corresponding to the address is converted into an analog signal and becomes a luminance modulation signal of the sample image display device 28.

画像メモリには、S/N比改善のため画像(画像データ)を重ねて(合成して)記憶する機能が備えられている。例えば8回の二次元走査で得られた画像を重ねて記憶することで、1枚の完成した像を形成する。即ち、1回もしくはそれ以上のX−Y走査単位で形成された画像を合成して最終的な画像を形成する。1枚の完成した像を形成するための画像数(フレーム積算数)は任意に設定可能であり、二次電子発生効率等の条件を鑑みて適正な値が設定される。また複数枚数積算して形成した画像を更に複数枚重ねることで、最終的に取得したい画像を形成することもできる。所望の画像数が記憶された時点、或いはその後に一次電子線のブランキングを実行し、画像メモリへの情報入力を中断するようにしても良い。   The image memory has a function of storing (synthesized) images (image data) in an overlapping manner for improving the S / N ratio. For example, a single completed image is formed by storing images obtained by eight two-dimensional scans in an overlapping manner. That is, a final image is formed by combining images formed in one or more XY scanning units. The number of images (frame integration number) for forming one completed image can be arbitrarily set, and an appropriate value is set in consideration of conditions such as secondary electron generation efficiency. Further, an image desired to be finally acquired can be formed by further overlapping a plurality of images formed by integrating a plurality of sheets. When the desired number of images is stored, or after that, blanking of the primary electron beam may be executed to interrupt information input to the image memory.

またフレーム積算数を8に設定した場合に、9枚目の画像が入力される場合には、1枚目の画像は消去され、結果として8枚の画像が残るようなシーケンスを設けても良いし、9枚目の画像が入力されるときに画像メモリに記憶された積算画像に7/8を掛け、これに9枚目の画像を加算するような重み加算平均を行うことも可能である。   In addition, when the number of integrated frames is set to 8, when the 9th image is input, a sequence may be provided in which the 1st image is deleted and 8 images remain as a result. In addition, when the ninth image is input, it is also possible to perform weighted averaging such that the accumulated image stored in the image memory is multiplied by 7/8 and the ninth image is added thereto. .

また本発明実施例装置は、検出された二次電子或いは反射電子等に基づいて、ラインプロファイルを形成する機能を備えている。ラインプロファイルは一次電子線を一次元、或いは二次元走査したときの電子検出量、或いは試料像の輝度情報等に基づいて形成されるものであり、得られたラインプロファイルは、例えば半導体ウェハ上に形成されたパターンの寸法測定等に用いられる。   The apparatus according to the present invention has a function of forming a line profile based on detected secondary electrons or reflected electrons. The line profile is formed based on the amount of detected electrons when the primary electron beam is scanned one-dimensionally or two-dimensionally or the luminance information of the sample image. The obtained line profile is, for example, on a semiconductor wafer. It is used for measuring the dimension of the formed pattern.

パターンの寸法測定は、試料像表示装置26に試料像とともに2本の垂直または水平カーソル線を表示させ、入力装置27を介してその2本のカーソルをパターンの2箇所のエッジへ設置し、試料像の像倍率と2本のカーソルの距離の情報をもとに制御演算装置30でパターンの寸法値として測定値を算出する。   In measuring the dimensions of the pattern, the sample image display device 26 displays two vertical or horizontal cursor lines together with the sample image, and the two cursors are placed on the two edges of the pattern via the input device 27. Based on the information of the image magnification of the image and the distance between the two cursors, the control arithmetic unit 30 calculates the measurement value as the dimension value of the pattern.

なお、図1の説明は制御プロセッサ部(制御演算装置)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。その際には二次電子検出器12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。   In the description of FIG. 1, the control processor unit (control arithmetic unit) is described as being integrated with or equivalent to the scanning electron microscope, but of course is not limited thereto, and is provided separately from the scanning electron microscope body. The control processor may perform processing as described below. In this case, a detection signal detected by the secondary electron detector 12 is transmitted to the control processor, a transmission medium for transmitting a signal from the control processor to a lens or a deflector of the scanning electron microscope, and the like via the transmission medium. An input / output terminal for inputting / outputting a transmitted signal is required.

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。   Alternatively, a program for performing the processing described below may be registered in a storage medium, and the program may be executed by a control processor that has an image memory and supplies necessary signals to the scanning electron microscope.

更に、本実施例装置は、例えば半導体ウェハ上の複数点を観察する際の条件(測定個所,走査電子顕微鏡の光学条件等)を予めレシピとして記憶しておき、そのレシピの内容に従って、測定や観察を行う機能を備えている。   Further, the apparatus of this embodiment stores in advance, for example, a condition (measurement location, optical conditions of a scanning electron microscope, etc.) for observing a plurality of points on a semiconductor wafer as a recipe, It has a function to perform observation.

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。即ち、以下に説明する本発明実施例は画像プロセッサを備えた走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に採用可能なプログラムの発明としても成立するものである。   Alternatively, a program for performing the processing described below may be registered in a storage medium, and the program may be executed by a control processor that has an image memory and supplies necessary signals to the scanning electron microscope. That is, the embodiment of the present invention described below is also established as an invention of a program that can be used in a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope equipped with an image processor.

図2は、対物レンズ7の上に配置された偏向器を用いて、電子ビーム4を、試料9に傾斜して照射した例を説明する図である。電子ビーム4の傾斜は上述したイメージシフト偏向器も実現可能であるが同様の偏向作用を持つコイルであれば何でもよい。電子ビーム4は偏向器51によって、電子ビーム光軸から偏向され、対物レンズ7のレンズ主面52に傾斜して、入射する。レンズ主面52に入射した電子ビーム4は、対物レンズ7の振り戻しにより、電子ビーム光軸に向かって偏向される。   FIG. 2 is a diagram for explaining an example in which the sample 9 is irradiated with the electron beam 4 by using a deflector disposed on the objective lens 7. The inclination of the electron beam 4 can be realized by the above-described image shift deflector, but any coil having the same deflection action may be used. The electron beam 4 is deflected from the optical axis of the electron beam by the deflector 51 and is incident on the lens main surface 52 of the objective lens 7 while being inclined. The electron beam 4 incident on the lens main surface 52 is deflected toward the electron beam optical axis as the objective lens 7 is swung back.

電子ビームを傾斜して照射する場合、ビームの軌道が本来の理想軌道である電子ビーム光軸53から外れることによって生じる対物レンズ7の軸外色収差やコマ収差が発生する。また、対物レンズ7の収差や機械的な組立誤差による偏向器51と対物レンズ7の距離の誤差などによって、傾斜された電子ビーム4は試料9上で電子ビームの項軸53と異なる位置に照射され、観察位置の視野ずれとなる。電子ビームが傾斜された際に生じる軸外色収差,コマ収差や視野ずれは、所望の位置を高分解能で観察する装置本来の性能を著しく損なう。以下に説明する本発明実施例は、電子線を傾斜して照射する場合に生じる問題を解決するためのものである。   When the electron beam is irradiated at an inclination, off-axis chromatic aberration and coma aberration of the objective lens 7 caused by the beam trajectory deviating from the electron beam optical axis 53 which is the original ideal trajectory occurs. In addition, the tilted electron beam 4 is irradiated on a position different from the electron beam term axis 53 on the sample 9 due to an error in the distance between the deflector 51 and the objective lens 7 due to aberration of the objective lens 7 or mechanical assembly error. This results in a visual field shift of the observation position. Off-axis chromatic aberration, coma aberration, and visual field deviation that occur when the electron beam is tilted significantly impairs the original performance of the apparatus for observing a desired position with high resolution. The embodiments of the present invention described below are for solving the problems that occur when the electron beam is irradiated at an angle.

図3は、電子ビームを傾斜して照射するときの条件を設定するためのGUI(Graphical User Interface)画面であり、制御演算装置30は、このような表示を試料像表示装置26に表示するようなプログラムを備えている。このGUI画面上で設定された情報に基づいて、上述した制御演算装置30が偏向器51に供給する電流或いは電圧を計算する。   FIG. 3 is a GUI (Graphical User Interface) screen for setting conditions for irradiating the electron beam at an angle. The control arithmetic unit 30 displays such a display on the sample image display unit 26. Has a good program. Based on the information set on the GUI screen, the current or voltage supplied to the deflector 51 by the control arithmetic unit 30 described above is calculated.

視点調整画面101は、電子ビームの照射方向と照射角度を設定する画面である。視点調整画面101上で、視点位置102を調整することによって、電子ビームの照射方向と照射角度が設定できる。傾斜角度値表示部103と傾斜方向表示部104には、それぞれ視点調整画面101上における視点設定に基づいて、傾斜角度と傾斜方向が表示される。なお、傾斜角度と傾斜方向は、例えば直接傾斜角度や方向を入力するようなものであって
も良い。
The viewpoint adjustment screen 101 is a screen for setting the irradiation direction and irradiation angle of the electron beam. By adjusting the viewpoint position 102 on the viewpoint adjustment screen 101, the irradiation direction and irradiation angle of the electron beam can be set. The tilt angle value display unit 103 and the tilt direction display unit 104 display the tilt angle and the tilt direction based on the viewpoint setting on the viewpoint adjustment screen 101, respectively. Note that the tilt angle and the tilt direction may be such that, for example, the tilt angle or direction is directly input.

視点調整画面101の下には、電子ビーム傾斜時に行う処理を選択するためのチェックボタンが備えられている。第1チェックボタン105は、自動非点補正、第2チェックボタン106は、自動焦点補正、第3チェックボタン107は、自動視野ずれ補正を行うか否かを選択するためのものである。   Below the viewpoint adjustment screen 101, a check button for selecting a process to be performed when the electron beam is tilted is provided. The first check button 105 is used to select automatic astigmatism correction, the second check button 106 is for automatic focus correction, and the third check button 107 is for selecting whether or not to perform automatic visual field deviation correction.

走査電子顕微鏡等の焦点補正,非点補正,視野ずれ補正は、試料への電子ビーム照射によって、試料から放出される電子の検出に基づいて行われる。例えば、視野ずれ補正の場合、視野ずれの前後での画像中の特徴物がどの程度移動したかを二次電子検出に基づいて形成される画像の解析により判定する。画像処理に基づく判定は、判定のための画像を取得する必要もあるため、若干の処理時間が必要となり、試料の種類によっては、試料へのダメージが懸念される。   Focus correction, astigmatism correction, and field deviation correction of a scanning electron microscope or the like are performed based on detection of electrons emitted from the sample by irradiation of the sample with an electron beam. For example, in the case of visual field deviation correction, how much the feature in the image has moved before and after the visual field deviation is determined by analyzing an image formed based on secondary electron detection. Since the determination based on the image processing also needs to acquire an image for determination, some processing time is required, and there is a concern that the sample may be damaged depending on the type of the sample.

本実施例では、電子ビーム傾斜時に、自動非点補正,自動焦点補正,視野ずれ補正の全てを自動で行うことが可能な構成において、これらの処理を個々に行うか否かを選択する手段を備えている。そのため、試料へのダメージや処理時間を考慮して、オペレータが任意に処理項目を選択することができる。換言すれば、上記3つの処理を行うことを前提とした装置において、少なくとも1つの処理を選択的に行わないように設定する機能を備えることで、ビーム条件補正による高精度化と、試料の低ダメージ化,処理速度の高速化を考慮して、オペレータが自身の経験則に即して任意に設定することができる。   In this embodiment, in the configuration capable of automatically performing all of automatic astigmatism correction, automatic focus correction, and visual field deviation correction when the electron beam is tilted, means for selecting whether or not to perform these processes individually. I have. Therefore, the operator can arbitrarily select a processing item in consideration of damage to the sample and processing time. In other words, the apparatus premised on performing the above three processes is provided with a function for setting so that at least one process is not selectively performed. The operator can arbitrarily set it according to his / her own rule of thumb in consideration of damage and high processing speed.

また、オペレータはビームの傾斜角度や傾斜方向を確認しつつ、ビーム調整の要否を任意に設定することができる。オペレータは視覚的にビームの傾斜の程度を把握しつつ、上記調整の要否判断ができる。例えばビームを傾斜した場合、焦点を変化させることによって、視野がずれる可能性がある。また、傾斜角度が小さい場合は焦点調整を行っても視野ずれが殆どない場合もある。オペレータは傾斜角度や焦点調整の要否に応じて、任意に視野ずれ補正の要否を設定することが可能になる。   Further, the operator can arbitrarily set whether or not beam adjustment is necessary while checking the tilt angle and tilt direction of the beam. The operator can determine the necessity of the adjustment while visually grasping the degree of inclination of the beam. For example, when the beam is tilted, the field of view may be shifted by changing the focal point. In addition, when the tilt angle is small, there may be almost no visual field shift even when focus adjustment is performed. The operator can arbitrarily set whether or not to correct the visual field deviation depending on the inclination angle and the necessity of focus adjustment.

図4は、電子ビーム傾斜時における自動非点補正,自動焦点補正,視野ずれ補正を行うときの処理ステップを説明するためのフローチャートである。試料上の電子ビーム照射位置に、視野が位置付けられたとき、制御演算装置30において実行されるプログラム上で、ビーム傾斜を行うことが選択されている場合、ビーム傾斜処理をスタートする。ビーム傾斜は、図2にて説明したように、イメージシフト偏向器などの偏向器51を用いて、電子ビーム光軸から電子ビームを偏向させることで行われる。制御演算装置30には、図3に示すようなGUI画面上にて設定可能な角度毎に、偏向器に与える電流、或いは電圧値が記憶されている。   FIG. 4 is a flowchart for explaining processing steps when performing automatic astigmatism correction, automatic focus correction, and visual field deviation correction when the electron beam is tilted. When the field of view is positioned at the electron beam irradiation position on the sample, if beam tilting is selected on the program executed in the control arithmetic unit 30, the beam tilting process is started. As described with reference to FIG. 2, the beam tilt is performed by deflecting the electron beam from the electron beam optical axis using the deflector 51 such as an image shift deflector. The control arithmetic unit 30 stores a current or voltage value applied to the deflector for each angle that can be set on the GUI screen as shown in FIG.

まず、ビームを傾斜する前に画像Aを取得する(S0001)。この画像は、後述するパターンマッチングのためにテンプレート化される。次に倍率を下げて再度画像Bを取得する(S0002,S0003)。このステップで得られた画像も、後のパターンマッチングのためにテンプレート化される。   First, an image A is acquired before tilting the beam (S0001). This image is made into a template for pattern matching described later. Next, the magnification is lowered and the image B is acquired again (S0002, S0003). The image obtained in this step is also templated for later pattern matching.

次に倍率を下げた状態で、電子ビームを傾斜させる(S0004)。この際に、S0003で取得された画像Bに基づいて形成されたテンプレートを用いて、傾斜後の画像Cとパターンマッチングに基づく視野ずれ補正を行う(S0005)。   Next, the electron beam is tilted with the magnification lowered (S0004). At this time, using the template formed based on the image B acquired in S0003, the visual field deviation correction based on the image C after the inclination and the pattern matching is performed (S0005).

本実施例では、異なるビーム傾斜角度で得られた画像間で、パターンマッチングを行うことによって、ビーム傾斜前後の視野ずれ補正を可能とした。また、ビーム傾斜前後で視野がずれ、測定対象パターンが視野外に移動してしまう可能性がある。本実施例では、ビーム傾斜前に一旦倍率を下げ、低倍率像のテンプレートを作成する。このパターンマッチング用のテンプレートと、ビーム傾斜後に得られた画像間の比較に基づいて、視野ずれ補正を行う。このような構成によって、ビーム傾斜によって、視野が大きくずれたとしても、テンプレートの比較対象となるパターンを見失うことなく、視野ずれ補正を行うことができる。   In this embodiment, it is possible to correct field deviation before and after beam tilt by performing pattern matching between images obtained at different beam tilt angles. Further, the field of view may be shifted before and after the beam tilt, and the measurement target pattern may move out of the field of view. In the present embodiment, the magnification is temporarily lowered before the beam is tilted to create a low magnification image template. Based on the comparison between the pattern matching template and the image obtained after the beam tilt, the visual field deviation correction is performed. With such a configuration, even if the field of view is largely deviated due to the beam inclination, the field of view can be corrected without losing sight of the pattern to be compared with the template.

次に、図3で説明したGUI画面上で、第1のチェックボタン105(自動非点補正)が選択されているか否かを制御演算装置30が判断する。第1のチェックボタン105が選択されている場合は、S0007の処理が行われる。同様に、自動焦点補正(S0008)も、第2のチェックボタン106が選択されている場合に行われる。   Next, the control arithmetic unit 30 determines whether or not the first check button 105 (automatic astigmatism correction) is selected on the GUI screen described with reference to FIG. When the first check button 105 is selected, the process of S0007 is performed. Similarly, automatic focus correction (S0008) is also performed when the second check button 106 is selected.

次に、画像Aと同じ範囲を電子ビームが走査するように(同じ倍率となるように)、偏向器に供給する信号を変化させ(S0009)、その際に画像Dを取得する(S0010)。この画像Dは、非点補正と焦点補正を行った上で取得されるものであるため、画像Dと画像Aのパターンマッチングに基づく視野補正(S0011)を高精度に行うことができる。視野ずれ補正(S0011)は、第3のチェックボタン107が選択されている場合に行われる。   Next, the signal supplied to the deflector is changed (S0009) so that the electron beam scans the same range as the image A (so as to have the same magnification), and the image D is acquired (S0010). Since this image D is acquired after performing astigmatism correction and focus correction, visual field correction (S0011) based on pattern matching between the image D and the image A can be performed with high accuracy. The visual field shift correction (S0011) is performed when the third check button 107 is selected.

本実施例のように、自動非点補正,自動焦点補正、及び自動視野ずれ補正を行う装置において、これらの処理の内、少なくとも1つ以上を選択的に実施しないようにする設定機能を設けることで、上述のようにスループットと測定の高精度化の両立を図ることができる。   As in this embodiment, in an apparatus that performs automatic astigmatism correction, automatic focus correction, and automatic visual field deviation correction, a setting function is provided so that at least one of these processes is not selectively performed. Thus, as described above, it is possible to achieve both throughput and high measurement accuracy.

本実施例では、上述のように、自動非点補正(S0007),自動焦点補正(S0008),視野ずれ補正(S0011)の順番にて処理が行われる。一般的に観察対象等を視野中心に配置してから、非点補正や焦点補正が行われる。しかしながら、ビームを傾斜した状態で対物レンズ条件を変更すると、試料像がシフトしてしまう可能性がある。そこで、本実施例では、非点補正や焦点補正の後に視野ずれ補正を行う。これによって、非点補正や焦点補正のために像がシフトしたとしても、その補正を行うことができる。   In this embodiment, as described above, processing is performed in the order of automatic astigmatism correction (S0007), automatic focus correction (S0008), and visual field deviation correction (S0011). In general, astigmatism correction and focus correction are performed after placing an observation object or the like at the center of the visual field. However, if the objective lens conditions are changed with the beam tilted, the sample image may be shifted. Therefore, in this embodiment, visual field shift correction is performed after astigmatism correction and focus correction. Thus, even if the image is shifted for astigmatism correction or focus correction, the correction can be performed.

このようなステップを定めることにより、ビーム傾斜時に焦点調整を行ったとしても、観察対象を見失うことがなくなるので、ビーム傾斜時の非点補正,焦点補正を自動化することが可能になる。   By determining such steps, it is possible to automate the astigmatism correction and the focus correction at the time of the beam tilt because the observation target is not lost even if the focus adjustment is performed at the time of the beam tilt.

また、本実施例では、大よその位置合わせを低倍率像で行い、その後にビーム調整によって高精度な試料像を形成した上で、高倍率像による最終的な位置合わせを行っているので、視野ずれ補正を自動且つ高精度に行うことが容易に実現できる。   In this embodiment, the rough alignment is performed with a low-magnification image, and then a high-precision sample image is formed by beam adjustment, and then the final alignment with the high-magnification image is performed. It is possible to easily realize the field deviation correction automatically and with high accuracy.

図5は、実施例1で説明した自動非点補正の詳細を説明するフローチャートである。非点補正器は例えば図6に示すように、多数極コイルからなり、陰極1と対物レンズ7の間に配置される。図6にて説明する非点補正器は、二次の非点収差補正器であり、各コイルに与えられる信号stx,styを調整することによって、各方向の非点収差補正強度が調整され、非点収差が補正される。なお、本実施例では二次の非点収差補正を行う例について説明するが、これに限られることはなく、例えば三次の非点収差補正を行う非点収差補正器でも、本発明実施例の適用は可能である。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the details of the automatic astigmatism correction described in the first embodiment. For example, as shown in FIG. 6, the astigmatism corrector is composed of a multipole coil, and is arranged between the cathode 1 and the objective lens 7. The astigmatism corrector described in FIG. 6 is a secondary astigmatism corrector, and the astigmatism correction intensity in each direction is adjusted by adjusting the signals stx and sty given to each coil. Astigmatism is corrected. In this embodiment, an example in which secondary astigmatism correction is performed will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, an astigmatism corrector that performs third-order astigmatism correction also uses the present embodiment. Application is possible.

まず、非点収差補正時の倍率を取得する(S0012)。この倍率が、上限倍率Aより高倍率の場合、倍率Aに自動的に設定され(S0013,S0014)、下限倍率Bより低倍率の場合、倍率Bに自動的に設定される(S0015,S0016)。非点補正を行う場合、低倍率すぎると対物レンズのレンズ強度を変化させても、像質の変化が鈍くなり、レンズ強度に対する評価値のプロットにてピークが明瞭にでなくなるという問題がある。また、高倍率すぎると、非点収差補正器によって非点を変化させた場合に、試料上のパターンが画面の外に移動してしまう可能性があり、像室の変化を観察するためのパターンエッジ部が視野内に十分に含まれないという問題がある。このような場合、非点変化時の正しい評価ができなくなる恐れがある。   First, the magnification at the time of astigmatism correction is acquired (S0012). When the magnification is higher than the upper limit magnification A, the magnification A is automatically set (S0013, S0014). When the magnification is lower than the lower limit magnification B, the magnification B is automatically set (S0015, S0016). . When performing astigmatism correction, if the magnification is too low, even if the lens intensity of the objective lens is changed, the change in image quality becomes dull, and there is a problem that the peak becomes unclear in the plot of evaluation values against the lens intensity. Also, if the magnification is too high, the pattern on the sample may move outside the screen when the astigmatism is changed by the astigmatism corrector. There is a problem that the edge portion is not sufficiently included in the field of view. In such a case, there is a risk that correct evaluation at the time of astigmatism cannot be performed.

そのため本実施例では、非点補正を行う前に所定範囲の倍率値を逸脱していた場合、その倍率を補正することによって、適正な非点補正を行うようにした。なお、このような問題は焦点調整時にも発生する可能性があるため、焦点調整時にこのような倍率制限をするようにしても良い。   For this reason, in this embodiment, when the magnification value deviates from a predetermined range before the astigmatism correction, the astigmatism correction is performed by correcting the magnification. Since such a problem may also occur during focus adjustment, such a magnification restriction may be performed during focus adjustment.

次に、図7(a)に示すように、stx,styを併せて変化させ、2次元的に評価値を取得する。図7に示す例の場合、3×3=9個所の評価値を取得する。評価値とは視野内に現れたエッジ部のシャープさ(コントラストの変化の急峻さ)を画像処理によって求めたものである。具体的には、現在のstx,styの位置Pから、stx,styをそれぞれ振り、stxとstyの異なる組み合わせ毎の画像を取得する(S0017)。この画像について評価値を取得し、2次元的な評価結果を取得する(S0018)。   Next, as shown in FIG. 7A, stx and sty are changed together to obtain an evaluation value two-dimensionally. In the case of the example illustrated in FIG. 7, 3 × 3 = 9 evaluation values are acquired. The evaluation value is obtained by obtaining the sharpness of the edge portion appearing in the field of view (the sharpness of the contrast change) by image processing. Specifically, stx and sty are respectively shaken from the current position p of stx and sty, and images for different combinations of stx and sty are acquired (S0017). An evaluation value is acquired for this image, and a two-dimensional evaluation result is acquired (S0018).

図7(a)に示したように、得られた二次元的な評価結果の中で、評価値の高いstx,styの組み合わせ(ピーク評価値)が位置Pにあるような場合は、そのstx,styの組み合わせが適正な非点補正量であるとして設定される(S0019)。また、2次元的に取得した9箇所の評価値を2次元のガウシアンカーブなどで近似することによって更に正確な非点補正量を求めることができる。   As shown in FIG. 7A, in the obtained two-dimensional evaluation result, when the combination (peak evaluation value) of stx and sty having a high evaluation value is at the position P, the stx , Sty is set as an appropriate astigmatism correction amount (S0019). Further, a more accurate astigmatism correction amount can be obtained by approximating nine evaluation values obtained two-dimensionally with a two-dimensional Gaussian curve or the like.

これに対して図7(b)のようにピーク評価値が2次元的に取得した場所の端部に存在した場合は、その点よりも更に外側の点をサンプリングする必要がある。この結果としてP点が最も高い評価値を示したとすれば、その点のstx,styの組み合わせが適正な非点補正量であるとして設定される。また、上述したようにここでP点を中心とした2次元的に取得した9箇所の評価値を2次元のガウシアンカーブなどで近似することによって更に正確な非点補正量を求めてもよい。   On the other hand, when the peak evaluation value exists at the end of the two-dimensionally acquired location as shown in FIG. 7B, it is necessary to sample a point further outside that point. As a result, if point P shows the highest evaluation value, the combination of stx and sty at that point is set as an appropriate astigmatism correction amount. Further, as described above, a more accurate astigmatism correction amount may be obtained by approximating the nine evaluation values obtained two-dimensionally around the point P with a two-dimensional Gaussian curve or the like.

もしも、P点の外側にP点よりも高い評価値を示す位置が存在していた場合は、その点を新たなP点としてその外側をサンプリングすることによって同様に最適な非点収差量を求めることができる。   If a position showing an evaluation value higher than the P point exists outside the P point, the optimum amount of astigmatism is similarly obtained by sampling the outside of that point as a new P point. be able to.

以上のようにして、適正な非点補正量が決定される。本実施例によれば、ビーム傾斜をしたときの非点収差を高精度に補正することができる。ビーム傾斜をしたときは電子ビームの軌道が対物レンズの軸外をとおるため発生する非点量は、垂直ビームの非点と比べて大きくなるため、stx,styの一方だけ(例えばstxだけ)を変化させた場合は変化させていない方向(例えばsty)が大きくずれてしまっていた際に評価値がいずれも小さくなってしまうため、評価値のピークを精度良く推定することができない可能性がある。本実施例によれば、非点が比較的大きく表れる場合であっても、stx,styの両方を同時に変化させた上で評価値をもとめるためその非点の最適な補正値を精度良くもとめることができる。   As described above, an appropriate astigmatism correction amount is determined. According to the present embodiment, astigmatism when the beam is tilted can be corrected with high accuracy. When the beam is tilted, the electron beam trajectory is off the axis of the objective lens, and the amount of astigmatism generated is larger than that of the vertical beam, so only one of stx and sty (for example, only stx) is used. When changed, since the evaluation value becomes small when the direction (for example, sty) that has not been changed is greatly shifted, there is a possibility that the peak of the evaluation value cannot be accurately estimated. . According to the present embodiment, even when astigmatism appears relatively large, the evaluation value is obtained after changing both stx and sty at the same time, so that the optimum correction value for the astigmatism can be obtained with high accuracy. Can do.

また、ビーム傾斜をすることによって発生する非点をあらかじめ計測しておき、ビームの変形方向と変形量を大よそ予測してある程度の非点補正量を事前に設定することによって、最適な非点補正量を求める時間(最適な非点補正量を求めるためのサンプリング時間)を大幅に削減することもできる。   In addition, the optimum astigmatism can be obtained by measuring in advance the astigmatism caused by tilting the beam, and roughly predicting the deformation direction and the amount of deformation of the beam and setting a certain amount of astigmatism correction in advance. The time for obtaining the correction amount (sampling time for obtaining the optimum astigmatism correction amount) can be significantly reduced.

図8は、実施例1で説明した自動焦点補正の詳細を説明するフローチャートである。ビーム傾斜状態で対物レンズのレンズ強度を変化させると視野が移動する。これはビーム傾斜によって、焦点の調整方向に、x−y方向成分(対物レンズ光軸方向をz方向としたとき)が含まれることによる。本実施例では、視野移動が発生しても適正に焦点調整を行うことが可能な焦点調整方法、及び構成について説明する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating details of the automatic focus correction described in the first embodiment. The field of view moves when the lens intensity of the objective lens is changed in the beam tilt state. This is because an xy direction component (when the optical axis direction of the objective lens is the z direction) is included in the focus adjustment direction due to the beam tilt. In the present embodiment, a focus adjustment method and configuration capable of appropriately performing focus adjustment even when visual field movement occurs will be described.

まずビームを傾斜させない状態(Top−down像)の状態で適当な形状に対して視野の中心を合わせ、焦点を調整する。次に、任意のビーム傾斜方向の任意のビーム傾斜角度に設定する(S0020)。ビーム傾斜方向とビーム傾斜角度は、図3のGUI画面上で設定された傾斜角度のことである。ここで対物レンズのレンズ強度を振り正焦点にあわせる。このときのレンズ強度の変化量(符号を含む)と視野ずれ量(方向を含む)を測定する。この作業をそれぞれのビーム傾斜方向のそれぞれの角度で実施する。なお、この作業はビーム傾斜方向とビーム傾斜角度の全ての組み合わせで実施しても良いし、数式等に近似することによってその一部の組み合わせからその他の組み合わせの状態を推定しても良い。   First, in the state where the beam is not tilted (Top-down image), the center of the field of view is adjusted to an appropriate shape, and the focus is adjusted. Next, an arbitrary beam tilt angle in an arbitrary beam tilt direction is set (S0020). The beam tilt direction and the beam tilt angle are tilt angles set on the GUI screen of FIG. Here, the lens strength of the objective lens is adjusted to the normal focus. At this time, the amount of change in the lens intensity (including the sign) and the amount of visual field deviation (including the direction) are measured. This operation is performed at each angle in each beam tilt direction. This operation may be performed with all combinations of the beam tilt direction and the beam tilt angle, or the state of other combinations may be estimated from a part of the combinations by approximating mathematical expressions.

このようにして求めたビーム傾斜時の焦点ずれと視野ずれをビーム傾斜時にあらかじめ補正値として加える。視野ずれ量の調整にはイメージシフト偏向器やステージの移動を使用する。これによってビーム傾斜時の大幅な焦点ずれや視野ずれを避けることができ、その後の焦点調整作業の時間を短縮することができる。次に、レンズ強度を振り更に最適な焦点位置を求める。この際に、先に求めたレンズ強度変化と視野ずれ量の関係式から視野ずれ補正量をイメージシフト偏向器で補正する。これによって、ビーム傾斜時の焦点調整においても視野ずれを低減することができ、焦点調整の精度を劣化させることがない。焦点調整は、対物レンズ条件を複数段階に振って画像を取得し、その画像の中から焦点評価値の高い像を選択し、その画像を形成するために用いられた対物レンズ条件を選択することによって行われる。   The focus shift and field shift at the time of beam tilt obtained in this way are added as correction values in advance at the time of beam tilt. Image shift deflector and stage movement are used to adjust the amount of visual field deviation. As a result, it is possible to avoid a large focus shift or field shift at the time of tilting the beam, and it is possible to shorten the time for subsequent focus adjustment work. Next, the lens strength is varied to obtain an optimum focal position. At this time, the field shift correction amount is corrected by the image shift deflector from the relational expression between the lens intensity change and the field shift amount obtained previously. Accordingly, the field of view can be reduced even in the focus adjustment when the beam is tilted, and the accuracy of the focus adjustment is not deteriorated. Focus adjustment is to acquire an image by changing the objective lens conditions in multiple stages, select an image with a high focus evaluation value from the images, and select the objective lens conditions used to form the image. Is done by.

S0021にて設定された対物レンズ条件の振り幅内で、所定回数S0022〜S0026を繰り返し(S0027)、その中で最も焦点評価値の高い対物レンズ条件を検出する。この際、レンズ条件の振り幅内でピークが見つからなかった場合(評価値が単調増加したり、単調減少したりした場合)は、対物レンズ条件の振る範囲が不適切であった可能性があるので、振る範囲を再設定(S0028)し、再度対物レンズ条件の正焦点位置の検出を行う。以上のようにして求められた対物レンズ条件を、最適レンズ条件として設定する(S0029)。   Within the amplitude of the objective lens condition set in S0021, S0022 to S0026 are repeated a predetermined number of times (S0027), and the objective lens condition with the highest focus evaluation value is detected. At this time, if a peak is not found within the lens condition amplitude (when the evaluation value monotonously increases or monotonously decreases), the range of the objective lens condition may be inappropriate. Therefore, the range to be shaken is reset (S0028), and the positive focal position of the objective lens condition is detected again. The objective lens conditions obtained as described above are set as optimum lens conditions (S0029).

以上のような構成によれば、画像評価に基づいて自動焦点調整を行う際に、対物レンズ条件を変化させても、同じ試料領域で画像評価を行うことができるので、高精度な焦点調整を行うことができる。   According to the above configuration, when automatic focus adjustment is performed based on image evaluation, image evaluation can be performed in the same sample region even if the objective lens conditions are changed. It can be carried out.

なお、強磁性体を用いた磁界形対物レンズ(例えば鉄心コイル)の場合、レンズ内のコイルに電流を流して、しばらくしてから所定の磁界が生じ、所望の集束条件が得られることがある。この現象は磁気余効と呼ばれるものであり、磁気余効によって焦点調整の後、しばらくの間は、視野の移動が止まらない状態になり、画像積算している間に像がドリフトしてしまうため最終像に像ぼけが発生することがある。   In the case of a magnetic field type objective lens using a ferromagnetic material (for example, an iron core coil), a predetermined magnetic field may be generated after a current is passed through the coil in the lens and a desired focusing condition may be obtained. . This phenomenon is called magnetic aftereffect, and after the focus adjustment due to magnetic aftereffect, the movement of the field of view does not stop for a while and the image drifts while integrating the image. Image blur may occur in the final image.

本実施例では、3次元構築のように、同じ視野で複数回焦点調整を行う必要がある場合であっても、積算画像の像ボケを抑制すべく、焦点調整が行われた後、集束条件が安定するまでの間、画像取得を行わないようにすることで、像ぼけのない積算画像取得を可能としている。   In this embodiment, even when it is necessary to perform the focus adjustment a plurality of times in the same field of view as in the three-dimensional construction, after the focus adjustment is performed in order to suppress the image blur of the integrated image, the focusing condition is By preventing the image from being acquired until the image becomes stable, it is possible to acquire an integrated image without image blur.

なお、試料に負電位を印加、及び/又は対物レンズの電子ビーム通過口に正電位を印加することで、静電レンズを形成する技術があるが、ビーム傾斜時のように、同じ視野で複数回焦点調整を行う必要がある場合は、選択的に静電レンズによる焦点調整を行うことで、上記問題を解決するようにしても良い。   There is a technique for forming an electrostatic lens by applying a negative potential to the sample and / or applying a positive potential to the electron beam passage port of the objective lens. When it is necessary to perform the refocus adjustment, the above problem may be solved by selectively performing focus adjustment using an electrostatic lens.

図9は、図4に示すフローチャートのS0006とS0011にて行われる視野ずれ補正の詳細を説明するフローチャートである。S0030では、図4のS0001、或いはS0003にて取得された画像に基づいて、テンプレートを形成する。このときに用いられるビームは、電子ビーム光軸と同じ方向、或いは試料表面方向に対し垂直な方向から照射されるビームである。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the details of the field deviation correction performed in S0006 and S0011 of the flowchart shown in FIG. In S0030, a template is formed based on the image acquired in S0001 or S0003 in FIG. The beam used at this time is a beam irradiated from the same direction as the electron beam optical axis or a direction perpendicular to the sample surface direction.

次に、S0005、或いはS0010にて取得されたビーム傾斜後の画像と、S0030にて形成されたテンプレートのパターンマッチングを行う(S0031)。このパターンマッチングに基づいて、傾斜前後の画像のずれ量を取得(S0032)し、このずれ量に基づいてイメージシフトに基づく視野補正を行う(S0033)。この視野ずれ補正は、図4のS0006,S0011に相当するものである。   Next, pattern matching between the image after beam tilt acquired in S0005 or S0010 and the template formed in S0030 is performed (S0031). Based on this pattern matching, the image shift amount before and after the tilt is acquired (S0032), and the visual field correction based on the image shift is performed based on this shift amount (S0033). This visual field shift correction corresponds to S0006 and S0011 in FIG.

本実施例のように、ビーム傾斜前後の画像を用いてパターンマッチングを行うことによって、ビーム傾斜によって生ずる視野ずれを補正することができる。更に、図4に示すフローチャートによれば、ビームを傾斜する前に高倍率と低倍率の画像を取得して、テンプレートを作成し、これらのテンプレートに基づいて視野ずれ補正を行っている。このようなステップによれば、ビーム傾斜時のビーム条件調整によって、視野が大きくずれる場合であっても、適正に視野ずれを補正しつつ、ビーム条件調整を行うことができるようになる。   As in this embodiment, by performing pattern matching using images before and after the beam tilt, it is possible to correct a visual field shift caused by the beam tilt. Furthermore, according to the flowchart shown in FIG. 4, before the beam is tilted, images with high magnification and low magnification are acquired, templates are created, and field of view correction is performed based on these templates. According to such a step, even when the field of view is largely shifted due to the beam condition adjustment when the beam is tilted, the beam condition can be adjusted while appropriately correcting the field deviation.

更に、図4に示すフローチャートのように、ビーム条件調整(S0007,S0008)を行った後で、視野ずれ補正を行うための画像を取得(S0010)すれば、良いコンディションで取得した画像に基づく視野ずれを検出することができるため、高精度に視野ずれ補正を行うことができるようになる。   Further, as shown in the flowchart of FIG. 4, if an image for correcting the visual field deviation is acquired (S0010) after performing the beam condition adjustment (S0007, S0008), the visual field based on the image acquired in a good condition. Since the shift can be detected, the visual field shift correction can be performed with high accuracy.

図4に示す例は、ビームの傾斜方向が1つの場合を説明しているが、電子ビームを少なくとも2方向から照射して2枚の画像を形成し、その画像を重ね合わせることで、3次元像を構築する手法がある。この場合、図4のS0004〜S0011のステップをビーム傾斜角度毎に行い、得られた2枚の画像間の一致点を見出し、その一致点を重ねるように、2枚の画像を合成することによって行われる。   The example shown in FIG. 4 describes the case where the beam tilt direction is one, but two-dimensional images are formed by irradiating the electron beam from at least two directions, and the images are superimposed to form a three-dimensional image. There is a technique to construct an image. In this case, the steps of S0004 to S0011 in FIG. 4 are performed for each beam tilt angle, a matching point between the two obtained images is found, and the two images are synthesized so as to overlap the matching points. Done.

3次元構築を行う際に、実施例1〜実施例4に開示の技術を併用することによって、高精度な3次元像を構築することが可能になる。   When performing the three-dimensional construction, it is possible to construct a highly accurate three-dimensional image by using the techniques disclosed in the first to fourth embodiments together.

なお、試料上に3次元構築を行う個所が複数存在する場合、まず、1つの照射角度にて複数の個所の画像を取得した後に、異なる照射角度のビームによる画像取得を行うようにしても良い。例えば垂直ビームによって、複数個所全てのテンプレート用画像を取得した後、ビームを傾斜させて複数個所全ての画像を取得することで、ビーム条件調整と3次元構築用の画像を取得するようにしても良い。   In addition, when there are a plurality of locations where the three-dimensional construction is performed on the sample, first, images of a plurality of locations may be acquired at one irradiation angle, and then images may be acquired using beams having different irradiation angles. . For example, after acquiring template images at all of a plurality of locations using a vertical beam, the images for adjusting the beam conditions and three-dimensional construction may be acquired by tilting the beam to acquire all of the images at the plurality of locations. good.

このような処理を行えば、ビーム傾斜に要する時間を削減することができ、複数点の測定点が存在する場合に全体の測定時間を短縮することが可能になる。   By performing such processing, it is possible to reduce the time required for beam tilting, and when there are a plurality of measurement points, the entire measurement time can be shortened.

図10は、電子ビーム傾斜時における視野ずれ量を計測することによって、傾斜角度に対する焦点調整量と視野ずれ補正量の補正式を作成する例を説明するフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of creating a correction formula for a focus adjustment amount and a field deviation correction amount with respect to an inclination angle by measuring a field deviation amount when the electron beam is tilted.

S0034では、まず、ビームを傾斜する前にTop−down画像を取得する。このTop−down画像は実施例1で説明した画像Aと同じものである。次にTop−down画像を用いて焦点評価を行い、Top−down画像の焦点調整を行う(S0035)。   In S0034, first, a top-down image is acquired before tilting the beam. This top-down image is the same as the image A described in the first embodiment. Next, focus evaluation is performed using the Top-down image, and the focus of the Top-down image is adjusted (S0035).

次にTop−down像の焦点が合った状態でビームを傾斜する(S0036)。ビームの傾斜状態において、焦点を調整し(S0037)、その際の視野ずれを測定する(S0038)。この処理を所定のビーム傾斜角度毎に行い、傾斜角毎の視野ずれ量(ずれの方向も含む)と焦点調整量を記憶させ、その処理を終了する(S0039)。次に傾斜角度に対する焦点調整量、及び視野ずれ量の変化に基づいて、それぞれの補正式を導出する(S0040)。   Next, the beam is tilted with the top-down image in focus (S0036). In the tilted state of the beam, the focus is adjusted (S0037), and the visual field shift at that time is measured (S0038). This process is performed for each predetermined beam tilt angle, the visual field shift amount (including the shift direction) and the focus adjustment amount for each tilt angle are stored, and the process ends (S0039). Next, based on the change in the focus adjustment amount and the visual field shift amount with respect to the tilt angle, respective correction equations are derived (S0040).

以上のように、ビームの傾斜角度に対する焦点調整量と視野ずれ量の補正式を作成することで、任意の角度にビーム傾斜(S0041)を行ったとしても、その角度に応じた適正な焦点調整量と視野ずれ量を計算し、焦点調整と視野ずれ補正を行うことができる(S0042,S0043)。   As described above, even if the beam tilt (S0041) is performed at an arbitrary angle by creating a correction formula for the focus adjustment amount and the field shift amount with respect to the beam tilt angle, an appropriate focus adjustment according to the angle is performed. The amount and the field deviation amount are calculated, and the focus adjustment and the field deviation correction can be performed (S0042, S0043).

以上の本発明実施例の説明では、走査電子顕微鏡を例にとって説明したが、これに限られることはなく、イオンビーム装置のような他の荷電粒子線装置にも適用することも可能である。   In the above description of the embodiments of the present invention, the scanning electron microscope has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other charged particle beam apparatuses such as an ion beam apparatus.

1…陰極、2…第一陽極、3…第二陽極、4…電子ビーム、5…集束レンズ、7…対物レンズ、8…絞り板、9…試料、10…二次電子、11…偏向器、12…二次電子検出器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cathode, 2 ... 1st anode, 3 ... 2nd anode, 4 ... Electron beam, 5 ... Condensing lens, 7 ... Objective lens, 8 ... Diaphragm | plate, 9 ... Sample, 10 ... Secondary electron, 11 ... Deflector 12 ... Secondary electron detector.

Claims (3)

対物レンズ光軸に対し荷電粒子線を傾斜して照射するときに、複数方向の非点補正強度を調整可能な非点補正器を用いて、前記荷電粒子線の非点補正を行う荷電粒子線調整方法において、
複数方向の調整強度の組み合わせ毎に画像を取得し、それぞれ画像の評価値を求め、評価値の高い調整強度の組み合わせに基づいて、非点補正器の調整強度の組み合わせを決定することを特徴とする荷電粒子線調整方法。
A charged particle beam that performs astigmatism correction on the charged particle beam using an astigmatism corrector capable of adjusting the astigmatism correction intensity in a plurality of directions when irradiating the charged particle beam with an inclination relative to the optical axis of the objective lens. In the adjustment method,
An image is acquired for each combination of adjustment strengths in a plurality of directions, an evaluation value of each image is obtained, and a combination of adjustment strengths of an astigmatism corrector is determined based on a combination of adjustment strengths having a high evaluation value. Charged particle beam adjustment method.
請求項1において、
前記画像取得は、所定倍率範囲内で行われることを特徴とする荷電粒子線調整方法。
In claim 1,
The charged particle beam adjusting method, wherein the image acquisition is performed within a predetermined magnification range.
荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出された荷電粒子線を集束して試料に照射する対物レンズと、試料から放出される荷電粒子を検出する検出器と、当該対物レンズの軸外に、前記荷電粒子線を偏向させて前記荷電粒子線を前記対物レンズ光軸に対し傾斜させる偏向器と、複数方向の非点補正強度が調節可能な非点補正器を備えた荷電粒子線装置であって、
前記複数方向の非点補正強度の組み合わせ毎に画像を取得し、それぞれの画像の評価値を求め、評価値の高い調整強度の組み合わせに基づいて、非点補正器の調整強度の組み合わせを決定する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
A charged particle source, an objective lens that focuses the charged particle beam emitted from the charged particle source and irradiates the sample, a detector that detects charged particles emitted from the sample, and an off-axis of the objective lens, A charged particle beam apparatus comprising: a deflector that deflects the charged particle beam to tilt the charged particle beam with respect to the optical axis of the objective lens; and an astigmatism corrector capable of adjusting astigmatism correction strength in a plurality of directions. And
An image is acquired for each combination of astigmatism correction strengths in the plurality of directions, an evaluation value of each image is obtained, and a combination of adjustment strengths of the astigmatism corrector is determined based on a combination of adjustment strengths having a high evaluation value. A charged particle beam device comprising a control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148108A (en) * 1994-11-18 1996-06-07 Nikon Corp Automatic focus adjustment
JP2001110345A (en) * 1999-10-14 2001-04-20 Ricoh Co Ltd Astigmatism correction method for electron microscope and its device
JP2002134048A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Hitachi Ltd Charged particle ray apparatus
JP2004127930A (en) * 2002-09-11 2004-04-22 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam apparatus and charged particle beam irradiation method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148108A (en) * 1994-11-18 1996-06-07 Nikon Corp Automatic focus adjustment
JP2001110345A (en) * 1999-10-14 2001-04-20 Ricoh Co Ltd Astigmatism correction method for electron microscope and its device
JP2002134048A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Hitachi Ltd Charged particle ray apparatus
JP2004127930A (en) * 2002-09-11 2004-04-22 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam apparatus and charged particle beam irradiation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9287083B2 (en) 2011-01-25 2016-03-15 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam device

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