JP2010218912A - Charged particle beam device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam device enabling optical axis adjustment with high precision and high speed in the case a state of the charged particle beam changes. <P>SOLUTION: As the charged particle beam device to irradiate the charged particle beam to a sample and to form an image from a secondary signal generated from the sample, a charged particle beam device is provided which mounts an electromagnetic-field-superposing lens to focus the charged particle beam to the sample, a retarding electrode to decelerate the charged particle beam to the sample, a boosting electrode to boost the secondary signal generated from the sample to a detector, and a computer to selectively carry out either of adjustment by variable control of a voltage applied to the retarding electrode or adjustment by variable control of the voltage applied to the boosting electrode, regarding the optical axis adjustment of the charged particle beams. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁界重畳型レンズを有する荷電粒子線装置において光軸ずれを高精度かつ高速に調整できる技術に関する。   The present invention relates to a technique capable of adjusting an optical axis shift with high accuracy and high speed in a charged particle beam apparatus having an electromagnetic field superimposing lens.

荷電粒子線装置は、細く収束されたビームを試料上に照射することにより、試料から所望の情報（例えば試料像）を得る。従って、荷電粒子線装置では、レンズに対する光軸にずれがあると、レンズ収差が発生し試料像の解像度が低下する。このため、分解能の高い試料像を得るには高精度な光軸調整が必要である。従来の光軸調整では、対物レンズの励磁電流を周期的に変化させ、その際における試料像の動きが最小になるように、光軸調整用アライナーの設定値を決定する。このような光軸調整を自動的に実行する技術として、特許文献１や特許文献２に開示される技術がある。   A charged particle beam apparatus obtains desired information (for example, a sample image) from a sample by irradiating the sample with a finely focused beam. Therefore, in the charged particle beam apparatus, if there is a deviation in the optical axis with respect to the lens, lens aberration occurs and the resolution of the sample image decreases. For this reason, in order to obtain a sample image with high resolution, high-precision optical axis adjustment is necessary. In the conventional optical axis adjustment, the excitation current of the objective lens is periodically changed, and the set value of the optical axis adjustment aligner is determined so that the movement of the sample image at that time is minimized. As a technique for automatically executing such optical axis adjustment, there are techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

これら特許文献には、対物レンズを対象とした光軸調整について、その原理と具体的な方法が説明されている。すなわち、あるアライナーの偏向条件において対物レンズの励磁電流を２つの条件に変化させて、その時に検出される試料像のずれを方程式に当てはめることにより、最適なアライナー補正量を決定する方法が説明されている。   These patent documents describe the principle and specific method of optical axis adjustment for an objective lens. That is, a method for determining the optimum aligner correction amount by changing the excitation current of the objective lens to two conditions under a certain aligner deflection condition and applying the deviation of the sample image detected at that time to the equation is explained. ing.

一方、走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置では、近年におけるパターンの微細化に伴い、低照射エネルギーでありながら、高分解能かつ高倍率の出力が得られるように構成が最適化されている。例えばリターディング電極やブースティング電極が配置されている。なお、リターディング電極は、試料に負電位を印加して試料直前でビームを減速させるために使用される電極をいう。また、ブースティング電極は、ビームが対物レンズ中を高加速状態で通過するように正電位が印加される電極をいい、対物レンズの近傍に設置される。   On the other hand, in charged particle beam devices typified by scanning electron microscopes, the structure has been optimized so that high resolution and high magnification output can be obtained with low irradiation energy in accordance with the recent miniaturization of patterns. . For example, a retarding electrode and a boosting electrode are arranged. The retarding electrode is an electrode used for applying a negative potential to the sample and decelerating the beam immediately before the sample. The boosting electrode is an electrode to which a positive potential is applied so that the beam passes through the objective lens in a high acceleration state, and is installed in the vicinity of the objective lens.

このような電磁界重畳レンズを有する荷電粒子線装置においても、レンズ収差の影響を軽減することを目的に、対物レンズを対象とした光軸の調整技術が適用されている。   Also in a charged particle beam apparatus having such an electromagnetic field superimposing lens, an optical axis adjustment technique for an objective lens is applied for the purpose of reducing the influence of lens aberration.

特開２００２−３５２７５８号公報JP 2002-352758 A 特開２００３−２２７７１号公報JP 2003-22771 A

前述したような電磁界重畳レンズを有する荷電粒子線装置において、対物レンズの励磁電流を変化させて光軸調整を行う場合、磁界特有のヒステリシスによる不正確性やコイル特有のインダクタンスによる応答遅れの影響を受ける。このため、試料像からの視差検出には誤差が多分に含まれる。また、ヒステリシスやインダクタンスの影響を軽減するための処理が必要となる。従って、光軸調整を高精度かつ高速度に実行することが困難であった。   In the charged particle beam device having the electromagnetic field superimposing lens as described above, when the optical axis adjustment is performed by changing the excitation current of the objective lens, the influence of the inaccuracy due to the magnetic field-specific hysteresis and the response delay due to the coil-specific inductance Receive. For this reason, errors are likely to be included in the parallax detection from the sample image. In addition, a process for reducing the influence of hysteresis and inductance is required. Therefore, it is difficult to adjust the optical axis with high accuracy and high speed.

また、電磁界重畳レンズを有する荷電粒子線装置では、対物レンズ近傍に設置しているブースティング電極やリターディング電極の印加電圧を変化させることで、高速にビームの焦点を補正する機能を有している。しかし、電磁界重畳レンズを有する荷電粒子線装置では、対物レンズの光軸と電極の光軸とが一致しないことがある。その状態で電極の印加電圧を変化させて焦点補正を行った場合、光軸のずれから試料像の視野移動を誘発し、焦点補正に失敗するといった問題があった。   In addition, the charged particle beam device having an electromagnetic field superimposing lens has a function of correcting the focal point of the beam at high speed by changing the applied voltage of the boosting electrode and the retarding electrode installed in the vicinity of the objective lens. ing. However, in a charged particle beam device having an electromagnetic field superimposing lens, the optical axis of the objective lens may not match the optical axis of the electrode. When focus correction is performed by changing the voltage applied to the electrode in this state, there is a problem that the focus correction fails because the visual field shift of the sample image is induced from the deviation of the optical axis.

本発明の目的は、電磁界重畳型レンズを有した荷電粒子線装置において、光軸ずれを高精度かつ高速に調整できる荷電粒子線装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus having an electromagnetic field superposition type lens that can adjust the optical axis deviation with high accuracy and high speed.

上記目的を達成するため、荷電粒子線を試料へ集束させる電磁界重畳レンズと、荷電粒子線を試料に対して減速させるリターディング電極と、試料から発生する二次信号を検出器へ引上げるブースティング電極と、荷電粒子線の光軸調整を目的として、リターディング電極への印加電圧の調整とブースティング電極への印加電圧の調整のいずれかを選択的に実行するコンピュータとを有する荷電粒子線装置を提供する。   In order to achieve the above object, an electromagnetic field superimposing lens for focusing a charged particle beam on a sample, a retarding electrode for decelerating the charged particle beam with respect to the sample, and a booth for pulling up a secondary signal generated from the sample to the detector Charged particle beam having a starting electrode and a computer that selectively performs either adjustment of the applied voltage to the retarding electrode or adjustment of the applied voltage to the boosting electrode for the purpose of adjusting the optical axis of the charged particle beam Providing equipment.

本発明によれば、電極に印加する電圧を変化させて試料像の視差を検出するので、磁界特有のヒステリシスやコイル特有のインダクタンスの影響を無くすことができる。これにより、高精度かつ高速に光軸ずれを調整することができ、高分解能像を安定的に得ることができる。   According to the present invention, since the parallax of the sample image is detected by changing the voltage applied to the electrode, it is possible to eliminate the influence of hysteresis peculiar to the magnetic field and inductance peculiar to the coil. Thereby, the optical axis shift can be adjusted with high accuracy and high speed, and a high resolution image can be stably obtained.

荷電粒子線装置の概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of a charged particle beam apparatus. 電極の印加電圧を変化させて光軸調整を行うための実行画面例を示す図である。It is a figure which shows the example of an execution screen for performing the optical axis adjustment by changing the applied voltage of an electrode. 電極の印加電圧を変化させる自動光軸調整実行時の処理フロー例を示す図である。It is a figure which shows the example of a processing flow at the time of automatic optical axis adjustment execution which changes the applied voltage of an electrode. 電極に対する印加電圧を自動的に変化させる光軸調整を選択した場合の条件設定画面例を示す図である。It is a figure which shows the example of a condition setting screen at the time of selecting the optical axis adjustment which changes the applied voltage with respect to an electrode automatically. 光軸ずれと光軸調整との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between an optical axis shift and optical axis adjustment. 光軸ずれを検出した場合に表示されるメッセージ例を示す図である。It is a figure which shows the example of a message displayed when an optical axis offset is detected. 電極に対する印加電圧を自動的に変化させる光軸調整を選択した場合の処理フロー例を示す図である。It is a figure which shows the example of a processing flow at the time of selecting the optical axis adjustment which changes the applied voltage with respect to an electrode automatically. 電極の印加電圧を変化させる自動光軸調整実行時の他の処理フロー例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a processing flow at the time of automatic optical axis adjustment execution which changes the applied voltage of an electrode.

以下、発明に係る荷電粒子線装置の形態例を図面に基づいて説明する。
（１）形態例１
（１−１）全体構成
図１に、形態例に係る荷電粒子線装置の概略構成図を示す。陰極１と第一陽極２の間には、コンピュータ４０で制御する高電圧制御電源２０により電圧が印加され、所定のエミッション電流で一次電子線４が陰極１から引き出される。ここで、コンピュータ４０は、算術論理ユニット、制御回路、記憶装置、入出力装置で構成され、後述する光軸調整動作は記憶装置４３から読み出されるプログラムの一機能として実行される。 Embodiments of a charged particle beam apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) Example 1
(1-1) Overall Configuration FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charged particle beam apparatus according to an embodiment. A voltage is applied between the cathode 1 and the first anode 2 by a high voltage control power source 20 controlled by a computer 40, and the primary electron beam 4 is drawn from the cathode 1 with a predetermined emission current. Here, the computer 40 includes an arithmetic logic unit, a control circuit, a storage device, and an input / output device, and an optical axis adjustment operation described later is executed as one function of a program read from the storage device 43.

陰極１と第二陽極３の間には、コンピュータ４０で制御する高電圧制御電源２０により加速電圧が印加され、陰極１から放出された一次電子線４を加速し後段のレンズ系に進行する。一次電子線４は、第一レンズ制御電源２１で制御する第一収束レンズ５で収束され、絞り板８で一次電子線の不要な領域が除去された後に、第二レンズ制御電源２２で制御する第二収束レンズ６、対物レンズ制御電源２６で制御する対物レンズ７により、試料１０に微小スポットとして収束される。対物レンズ７は、インレンズ方式、アウトレンズ方式、及びシュノーケル方式（セミインレンズ方式）など、種々の形態をとることができる。   An acceleration voltage is applied between the cathode 1 and the second anode 3 by a high voltage control power source 20 controlled by a computer 40, and the primary electron beam 4 emitted from the cathode 1 is accelerated and proceeds to the lens system at the subsequent stage. The primary electron beam 4 is converged by the first converging lens 5 controlled by the first lens control power source 21, and after the unnecessary area of the primary electron beam is removed by the diaphragm plate 8, the primary electron beam 4 is controlled by the second lens control power source 22. The second convergent lens 6 and the objective lens 7 controlled by the objective lens control power supply 26 are converged as a minute spot on the sample 10. The objective lens 7 can take various forms such as an in-lens system, an out-lens system, and a snorkel system (semi-in-lens system).

一次電子線４は、偏向制御電源２４で制御する走査コイル９で試料１０上を二次元的に走査する。一次電子線４の照射で試料１０から発生した二次電子等の二次信号１２は、対物レンズ近傍に設置したブースティング電極制御電源２５で制御するブースティング電極１５により引き上げられ、対物レンズ７の上部に進行した後、二次信号分離用直交電磁界（ＥＸＢ）発生器１１により、一次電子と分離されて二次信号検出器１３に検出される。二次信号検出器１３で検出された信号は、信号増幅器１４で増幅された後、記憶装置（内部メモリ）４４に転送されて表示装置４１に試料像として表示される。   The primary electron beam 4 scans the sample 10 two-dimensionally by the scanning coil 9 controlled by the deflection control power source 24. A secondary signal 12 such as secondary electrons generated from the sample 10 by irradiation of the primary electron beam 4 is pulled up by a boosting electrode 15 controlled by a boosting electrode control power supply 25 installed in the vicinity of the objective lens, and After traveling upward, the secondary signal separating orthogonal electromagnetic field (EXB) generator 11 separates the primary electrons and detects them by the secondary signal detector 13. The signal detected by the secondary signal detector 13 is amplified by the signal amplifier 14 and then transferred to the storage device (internal memory) 44 and displayed on the display device 41 as a sample image.

走査コイル９の近傍又は同じ位置には、アライナー制御電源２３で制御する１段の光軸調整用アライナー１９が配置されている。試料１０はステージ１６にセットされ、ステージ制御電源２７からの制御信号によってステージ１６が移動することにより、試料上又はステージ上の任意の位置に移動することができる。また、ステージ上には光軸補正を行うための専用パターン１７を配置することができる。さらに、ステージ１６は、試料上で一次電子線４を減速するためにリターディング電極制御電源２８で制御するリターディング電極１８を備える。   A one-stage optical axis adjusting aligner 19 controlled by the aligner control power source 23 is disposed in the vicinity of the scanning coil 9 or at the same position. The sample 10 is set on the stage 16, and the stage 16 is moved by a control signal from the stage control power supply 27, so that the sample 10 can be moved to any position on the sample or the stage. A dedicated pattern 17 for performing optical axis correction can be arranged on the stage. Further, the stage 16 includes a retarding electrode 18 that is controlled by a retarding electrode control power source 28 in order to decelerate the primary electron beam 4 on the sample.

各種制御電源２０から２８は、コンピュータ４０によって制御される電源である。表示装置４１には、二次電子等の信号が増幅された試料の拡大像が表示される他、電子光学系の設定や走査条件の設定を行うための種々な操作ボタンや、光軸調整条件の確認や光軸調整の開始を指示するボタンを表示させることができる。   Various control power sources 20 to 28 are power sources controlled by the computer 40. The display device 41 displays a magnified image of a sample in which a signal such as secondary electrons is amplified, various operation buttons for setting an electron optical system and setting scanning conditions, and optical axis adjustment conditions. Buttons for instructing confirmation and starting of optical axis adjustment can be displayed.

他にコンピュータ４０には、表示装置４１に表示された試料像を画像情報として取得するための画像取得部４６と、これら試料像に対して画像処理を行う画像処理部４７と、この画像処理の結果から光軸調整用アライナー１９の補正量を計算する計算部４５と、試料像や計算結果を保存するための記憶装置４３と、光軸調整条件などを入力するための入力装置（マウス、キーボード）４２と４８（つまみ）が接続されている。   In addition, the computer 40 includes an image acquisition unit 46 for acquiring the sample image displayed on the display device 41 as image information, an image processing unit 47 for performing image processing on the sample image, and an image processing unit 47 The calculation unit 45 for calculating the correction amount of the optical axis adjustment aligner 19 from the result, the storage device 43 for storing the sample image and the calculation result, and the input device (mouse, keyboard) for inputting the optical axis adjustment conditions and the like ) 42 and 48 (knobs) are connected.

（１−２）光軸調整画面
図２に、光軸調整を行うための実行画面例を示す。この画面は表示装置４１に表示され、オペレータはこの画面を使って実行条件を設定し、光軸調整を開始する。なお、この画面の表示と操作入力の受付は、コンピュータ４０で実行されるプログラムを通じて実現される。 (1-2) Optical Axis Adjustment Screen FIG. 2 shows an example of an execution screen for performing optical axis adjustment. This screen is displayed on the display device 41, and the operator uses this screen to set execution conditions and start optical axis adjustment. Note that the display of this screen and the reception of operation input are realized through a program executed by the computer 40.

まず、手動で電極の印加電圧を変化させる光軸調整（手動光軸調整）について説明する。オペレータは光軸調整を行うか否かを判断し、調整を行う場合は表示装置４１に実行画面４００を起動する。次にオペレータは、印加電圧を変化させる対象として、ブースティング電極４０３又はリターディング電極４０４を選択し、手動調整ボタン４０１を押す。手動調整ボタン４０１が押されたことをきっかけに、先程選択した電極の印加電圧を周期的に変化させる。この印加電圧の変化の下で、試料１０を二次元的に走査し得られた試料像が像表示画面４０５上に表示される。オペレータは、その試料像のずれの動きが最小になるように、入力装置４２（マウスやキーボード）を使ってＸスケール４０７とＹスケール４０８のスライダ位置を変更し、偏向制御電源２４に与える制御値を変更することにより光軸調整用アライナー１９を調整する。また入力装置４８の二つのつまみＸとＹを回すことで光軸調整用アライナー１９を調整し、光軸を調整することも可能である。   First, optical axis adjustment (manual optical axis adjustment) for manually changing the applied voltage of the electrode will be described. The operator determines whether or not to adjust the optical axis, and activates the execution screen 400 on the display device 41 when performing the adjustment. Next, the operator selects the boosting electrode 403 or the retarding electrode 404 as an object to change the applied voltage, and presses the manual adjustment button 401. In response to the manual adjustment button 401 being pressed, the applied voltage of the previously selected electrode is periodically changed. Under this change in applied voltage, a sample image obtained by scanning the sample 10 two-dimensionally is displayed on the image display screen 405. The operator changes the slider positions of the X scale 407 and the Y scale 408 using the input device 42 (mouse or keyboard) so that the movement of the sample image shift is minimized, and the control value to be given to the deflection control power supply 24. Is adjusted to adjust the optical axis aligner 19. It is also possible to adjust the optical axis by adjusting the optical axis adjusting aligner 19 by turning the two knobs X and Y of the input device 48.

次に、自動制御によって電極の印加電圧を変化させる光軸調整（自動光軸調整）について説明する。オペレータが自動光軸調整を行う場合は、表示装置４１に実行画面４００を起動し、印加電圧を変化させる対象として、ブースティング電極４０３又はリターディング電極４０４を選択した後、自動調整ボタン４０２を押す。すると、コンピュータ４０は、先程選択した電極を変化対象として光軸調整を開始する。自動光軸調整に関するアライナー補正量の算出方法や処理フローの詳細については後述する。   Next, optical axis adjustment (automatic optical axis adjustment) for changing the applied voltage of the electrode by automatic control will be described. When the operator performs automatic optical axis adjustment, the execution screen 400 is activated on the display device 41, the boosting electrode 403 or the retarding electrode 404 is selected as an object to change the applied voltage, and then the automatic adjustment button 402 is pressed. . Then, the computer 40 starts the optical axis adjustment using the previously selected electrode as a change target. The details of the calculation method and processing flow of the aligner correction amount relating to the automatic optical axis adjustment will be described later.

像表示画面４０５には、光軸調整中の試料像がリアルタイムに表示される。この像表示画面４０５を目視することにより、オペレータは、光軸調整が適正に行われているか否かを確認することができる。例えば明らかに焦点がずれた状態で光軸調整を行った場合、像表示画面４０５には焦点のずれた、ぼけた像が表示されるので、オペレータはその状況を見て、自動光軸調整の信頼性を判断することができる。手動又は自動での光軸調整を終了した後、オペレータはボタン４０６を押して実行画面４００を閉じ、光軸調整を終了する。   On the image display screen 405, the sample image during optical axis adjustment is displayed in real time. By viewing the image display screen 405, the operator can confirm whether or not the optical axis adjustment is properly performed. For example, when the optical axis adjustment is performed in a state where the focal point is clearly out of focus, a blurred image that is out of focus is displayed on the image display screen 405, so the operator looks at the situation and performs automatic optical axis adjustment. Reliability can be judged. After completing the manual or automatic optical axis adjustment, the operator presses the button 406 to close the execution screen 400 and finish the optical axis adjustment.

以上のように、この形態例の場合には、電極に印加する電圧を変化させる手動光軸調整又は自動光軸調整を、実行画面４００に対するオペレータの操作入力を通じて選択的に実行することができる。これにより、荷電粒子線装置の使用条件に応じた適正な補正動作を選択することが可能になる。なお、形態例の場合には、実行画面４００に調整種類の選択用の操作子としてボタンやスケールを表示する場合について説明したが、調整種類の選択方法等はこれらに限らない。   As described above, in the case of this embodiment, manual optical axis adjustment or automatic optical axis adjustment for changing the voltage applied to the electrodes can be selectively executed through an operator's operation input on the execution screen 400. This makes it possible to select an appropriate correction operation according to the usage conditions of the charged particle beam apparatus. In the case of the embodiment, a case has been described in which buttons and scales are displayed on the execution screen 400 as operators for selecting the adjustment type, but the adjustment type selection method and the like are not limited thereto.

（１−３）光軸調整用アライナーの補正量の算出方法
ここでは、自動光軸調整が選択された場合に実行される光軸調整用アライナー１９の補正量の算出方法について説明する。光軸調整用アライナー１９は、通常、二次元（Ｘ、Ｙ）方向に一次電子線を調整できる。アライナーの初期状態（Ｘ0、Ｙ0）に対するアライナー偏向量を（Ｘ1、Ｙ1）とした時、光軸のずれＷi は複素数を用いて表すと次式（１）の関係となる。 (1-3) Calculation Method of Correction Amount of Optical Axis Adjustment Aligner Here, a calculation method of the correction amount of the optical axis adjustment aligner 19 executed when automatic optical axis adjustment is selected will be described. The optical axis adjusting aligner 19 can usually adjust the primary electron beam in the two-dimensional (X, Y) direction. When the aligner deflection amount with respect to the initial state of the aligner (X 0 , Y 0 ) is (X 1 , Y 1 ), the optical axis shift W i is expressed by the following equation (1) when expressed using complex numbers.

Figure 2010218912
Figure 2010218912

ここで、Ｃは、光軸ずれの初期状態を複素数で表したものである。Ｄは、電子光学系の動作条件に依存する光軸調整像の移動感度を複素数で表したものである。εは、光軸調整用アライナー１９のＸ方向に対するＹ方向の相対感度（感度比及び光軸調整用アライナー１９の直交ずれを示す。）を複素数で表したものである。光軸調整の目的は、式（１）に示したＷi を０にするアライナーの補正量（Ｘ1，Ｙ1）を求めることに対応する。従って、式（１）において左辺を０にするためのアライナー補正量（Ｘopt、Ｙopt）は式（２）の関係になる。 Here, C represents the initial state of the optical axis deviation as a complex number. D represents the moving sensitivity of the optical axis adjustment image depending on the operating conditions of the electron optical system as a complex number. ε represents the relative sensitivity of the optical axis adjusting aligner 19 in the Y direction with respect to the X direction (indicating the sensitivity ratio and the orthogonal deviation of the optical axis adjusting aligner 19) in a complex number. The purpose of the optical axis adjustment corresponds to finding the correction amount of the aligner to a W i shown in equation (1) to 0 (X 1, Y 1). Therefore, the aligner correction amounts (X opt , Y opt ) for setting the left side to 0 in equation (1) have the relationship of equation (2).

Figure 2010218912
Figure 2010218912

ここで、ε及びＣ／Ｄは未知数であるため、アライナー変化量（Ｘ1，Ｙ1）をＳだけ変化させた後、電極を２つの条件に変化させることで発生する試料像のずれを画像処理で計測することにより、ε及びＣ／Ｄを求めることができる。表１に、アライナーの変化量（Ｘ1，Ｙ1）に対する試料像のずれＷi の関係を示す。なお、試料像のずれを求める画像処理技術は、種々の方法があり十分既知の技術である。 Here, since ε and C / D are unknown numbers, the change in the aligner change amount (X 1 , Y 1 ) is changed by S, and then the deviation of the sample image generated by changing the electrode to two conditions is imaged. By measuring by processing, ε and C / D can be obtained. Table 1 shows the relationship of the sample image displacement W i with respect to the aligner variation (X 1 , Y 1 ). The image processing technique for obtaining the deviation of the sample image is a well-known technique with various methods.

Figure 2010218912
Figure 2010218912

表１に示した各アライナー変化量に対して、電極を２つの条件に変化させることで検出した試料像のずれ（Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 ）から、εとＣ／Ｄを解くと、それぞれ、式（３）、式（４）に示す関係となる。 When ε and C / D are solved from the deviation (W 1 , W 2 , W 3 ) of the sample image detected by changing the electrode to two conditions for each aligner change amount shown in Table 1, The relations are as shown in Expression (3) and Expression (4), respectively.

Figure 2010218912
Figure 2010218912

Figure 2010218912
Figure 2010218912

式（３）、（４）で得られた結果を式（２）に代入することにより、光軸調整用アライナー１９の補正量（Ｘopt，Ｙopt）を求めることができる。また、Ｗ3−Ｗ1とＷ2−Ｗ1は、光軸調整用アライナー１９を一方に調整した時に得られる第１の試料像のずれと、他方に調整した時に得られる第２の試料像のずれであり、本形態例ではこの２つの試料像のずれに基づいて、光軸調整のためのアライナーの感度を検出している。 By substituting the results obtained by the equations (3) and (4) into the equation (2), the correction amounts (X opt , Y opt ) of the optical axis adjusting aligner 19 can be obtained. W 3 -W 1 and W 2 -W 1 are the deviation of the first sample image obtained when the optical axis adjusting aligner 19 is adjusted to one side, and the second sample image obtained when adjusted to the other side. In this embodiment, the sensitivity of the aligner for optical axis adjustment is detected based on the difference between the two sample images.

このような手法によれば、電極の印加電圧を変化させて得られる試料像のずれから光軸調整用アライナー１９の補正量を算出することが可能になる。   According to such a method, the correction amount of the optical axis adjusting aligner 19 can be calculated from the deviation of the sample image obtained by changing the applied voltage of the electrode.

（１−４）自動光軸調整の処理フロー
図３に、自動光軸調整の処理フロー例を示す。後述するＳ１００１からＳ１０１１までの処理は、コンピュータ４０の処理命令に基づいて順番に実行される。 (1-4) Processing Flow of Automatic Optical Axis Adjustment FIG. 3 shows a processing flow example of automatic optical axis adjustment. The processes from S1001 to S1011 described later are executed in order based on the processing instructions of the computer 40.

（Ｓ１００１）
光軸調整用アライナー１９の現在の設定条件、又は予め決められた条件をアライナー条件１（Bxo， Byo）として光軸調整用アライナー１９に設定し、変更対象に選択された電極（ブースティング電極１５又はリターディング電極１８）の現在値（合焦状態を与える電圧値）に予め決められた値だけフォーカスをずらしたアライナー条件１を設定する。このアライナー条件１と電極条件１において、画像取得部４６を使って画像１を取得する。 (S1001)
The current setting condition of the optical axis adjusting aligner 19 or a predetermined condition is set as the aligner condition 1 (B xo , B yo ) on the optical axis adjusting aligner 19, and the electrode selected for change (boosting) The aligner condition 1 in which the focus is shifted by a predetermined value is set to the current value of the electrode 15 or the retarding electrode 18) (voltage value that gives a focused state). In the aligner condition 1 and the electrode condition 1, the image acquisition unit 46 is used to acquire the image 1.

（Ｓ１００２）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、変更対象の電極に予め決められた値だけフォーカスをずらしたアライナー条件２を設定し、アライナー条件１と電極条件２において画像２を取得する。 (S1002)
The condition of the aligner 19 for adjusting the optical axis is left as it is, and the aligner condition 2 in which the focus is shifted by a predetermined value is set to the electrode to be changed, and the image 2 is acquired under the aligner condition 1 and the electrode condition 2.

（Ｓ１００３）
光軸調整用アライナー１９に条件２（Bxo +S，Byo）を設定し、その上で、Ｓ１００１と同様に変更対象の電極を電極条件１に設定し、アライナー条件２と電極条件１において画像３を取得する。 (S1003)
Condition 2 (B xo + S, B yo ) is set for the aligner 19 for optical axis adjustment, and then the electrode to be changed is set to electrode condition 1 as in S1001, and the aligner condition 2 and electrode condition 1 Image 3 is acquired.

（Ｓ１００４）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、Ｓ１００２と同様に、変更対象の電極を電極条件２に設定し、アライナー条件２と電極条件２において画像４を取得する。 (S1004)
The conditions of the optical axis adjusting aligner 19 are left as they are, and the electrode to be changed is set to the electrode condition 2 as in S1002, and the image 4 is acquired under the aligner condition 2 and the electrode condition 2.

（Ｓ１００５）
光軸調整用アライナー１９に条件３（Bxo，Byo+S）を設定し、その上で、Ｓ１００１と同様に変更対象の電極を電極条件１に設定し、アライナー条件３と電極条件１において画像５を取得する。 (S1005)
Condition 3 (B xo , B yo + S) is set for the aligner 19 for optical axis adjustment, and then the electrode to be changed is set to electrode condition 1 in the same manner as S1001, and the aligner condition 3 and electrode condition 1 Image 5 is acquired.

（Ｓ１００６）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、Ｓ１００２と同様に変更対象の電極を電極条件２に設定し、アライナー条件３と電極条件２において画像６を取得する。 (S1006)
The conditions of the optical axis adjusting aligner 19 are left as they are, the electrode to be changed is set to the electrode condition 2 as in S1002, and the image 6 is acquired under the aligner condition 3 and the electrode condition 2.

（Ｓ１００７）
画像１と画像２の視差（試料像のずれ）を画像処理部４７により検出し、これを視差１として記憶装置４３に記憶する。画像間の視差は、例えば、画像１と画像２の画像を互いに画素単位でずらしながら画像相関を求め、画像相関値が最大になる画像のずらし量から検出することが可能である。その他、視差の検出が可能な画像処理ならば、本形態例に適用することができる。 (S1007)
The image processing unit 47 detects the parallax (sample image deviation) between the image 1 and the image 2 and stores this as the parallax 1 in the storage device 43. The parallax between the images can be detected from, for example, the image shift amount that maximizes the image correlation value by obtaining the image correlation while shifting the images of the image 1 and the image 2 in units of pixels. In addition, any image processing capable of detecting parallax can be applied to this embodiment.

（Ｓ１００８）
画像３と画像４の視差を画像処理部４７により検出して、これを視差２として記憶する。 (S1008)
The parallax between the images 3 and 4 is detected by the image processing unit 47 and stored as parallax 2.

（Ｓ１００９）
画像５と画像６の視差を画像処理部４７により検出して、これを視差３として記憶する。 (S1009)
The parallax between the images 5 and 6 is detected by the image processing unit 47 and stored as parallax 3.

（Ｓ１０１０）
Ｓ１００７からＳ１００９で求めた視差１、視差２、視差３と前述した式（１）〜（４）とを使い、光軸調整用アライナー１９の補正量（Bx1， By1）を計算部４５で算出する。 (S1010)
Using the parallax 1, parallax 2 and parallax 3 obtained in S1007 to S1009 and the above-described equations (1) to (4), the correction amount (B x1 , B y1 ) of the optical axis adjusting aligner 19 is calculated by the calculation unit 45. calculate.

（Ｓ１０１１）
Ｓ１０１０で決定した光軸調整用アライナー１９の補正量（Bx1， By1）を、アライナー制御電源２３を通じて光軸調整用アライナー１９に設定する。 (S1011)
The correction amount (B x1 , B y1 ) of the optical axis adjustment aligner 19 determined in S 1010 is set in the optical axis adjustment aligner 19 through the aligner control power source 23.

なお、光軸調整用アライナー１９や調整対象に選択した電極の印加電圧を変化させた時に、試料像の移動量が常に一定であることが望ましい。これは、移動量が大きすぎると、試料像が画像領域からはみ出してしまう可能性があり、また、移動量が小さすぎると、画像処理にて試料像が移動していないと判断してしまう可能性があるためである。そこで、試料像の移動量が常に一定になるように、表示倍率に連動して光軸調整用アライナー１９やブースティング電極１５、リターディング電極１８に印加する電圧の制御量を決定すれば、試料像の移動量を一定にすることができる。   Note that it is desirable that the amount of movement of the sample image is always constant when the applied voltage of the aligner 19 for adjusting the optical axis and the voltage applied to the electrode selected for adjustment are changed. This is because if the amount of movement is too large, the sample image may protrude from the image area, and if the amount of movement is too small, it may be determined that the sample image has not moved by image processing. It is because there is sex. Therefore, if the control amount of the voltage applied to the optical axis adjusting aligner 19, boosting electrode 15 and retarding electrode 18 is determined in conjunction with the display magnification so that the amount of movement of the sample image is always constant, the sample is determined. The amount of movement of the image can be made constant.

また、図３に示す処理フローでは、動作の理解が容易な手順で記載したが、画像の取り込み順番は処理に影響を与えない。従って、実際の処理では、処理の高速化を図るために、例えば変更対象の電極を電極条件１に設定して、画像１、画像３、画像５を連続で取り込み、次に変更対象の電極を電極条件２に設定して、画像２、画像４、画像６を連続で取り込むことが可能である。   Further, in the processing flow shown in FIG. 3, the procedure is described in a procedure that makes it easy to understand the operation, but the order of image capture does not affect the processing. Therefore, in actual processing, in order to speed up the processing, for example, the electrode to be changed is set to the electrode condition 1, and images 1, 3, and 5 are continuously captured, and then the electrode to be changed is selected. By setting the electrode condition 2, it is possible to continuously capture the image 2, the image 4, and the image 6.

従来は、画像間の視差を検出するために対物レンズを変化させていた。そのため、視差検出におけるヒステリシスやインダクタンスの影響を軽減するため、前述した処理フローにヒステリシス除去や応答待ち時間の処理を入れる必要があった。しかし、本形態例の場合には、視差を電極電位の制御によって検出するため、ヒステリシス除去や応答待ち時間の処理を必要としない。従って、形態例の場合には、対物レンズを駆動制御する場合よりも高精度かつ高速に光軸ずれを調整することが可能になる。   Conventionally, the objective lens is changed in order to detect parallax between images. Therefore, in order to reduce the influence of hysteresis and inductance in parallax detection, it is necessary to add hysteresis removal and response waiting time processing to the processing flow described above. However, in this embodiment, since the parallax is detected by controlling the electrode potential, it is not necessary to perform hysteresis removal or response waiting time processing. Therefore, in the case of the embodiment, it is possible to adjust the optical axis deviation with higher accuracy and higher speed than in the case of driving and controlling the objective lens.

（１−５）条件設定画面
ここでは、荷電粒子線装置の自動運転機能において、ブースティング電極１５又はリターディング電極１８に印加する電圧を変化させて光軸調整を実行する場合に適用する条件の設定方法について説明する。 (1-5) Condition setting screen Here, in the automatic operation function of the charged particle beam apparatus, conditions applied when the optical axis adjustment is executed by changing the voltage applied to the boosting electrode 15 or the retarding electrode 18. A setting method will be described.

図４に、自動運転機能の実行時に使用する条件設定画面例を示す。この条件設定画面５００は、自動運転を実行するためのレシピファイルの１つとして表示装置４１に表示される。   FIG. 4 shows an example of a condition setting screen used when executing the automatic driving function. The condition setting screen 500 is displayed on the display device 41 as one of recipe files for executing automatic operation.

まず、オペレータは条件設定画面５００を起動した後、焦点調整のオン／オフを選択する。通常、自動運転機能において光軸調整を適用する場合、フラグ５０１をオンにして実行する。所定のパターン位置に移動すると、試料の高さが移動前に合わせた焦点の位置からずれる場合がある。このずれた状態で光軸調整を行うと、焦点の合わない、ぼけたパターンから試料像のずれを検出することになるので、光軸調整精度が悪くなる。そのため、焦点調整を行った後に試料像のずれを検出することで、この問題を解消する。   First, the operator activates the condition setting screen 500 and then selects on / off of focus adjustment. Normally, when applying the optical axis adjustment in the automatic driving function, the flag 501 is turned on and executed. When moving to a predetermined pattern position, the height of the sample may deviate from the focus position adjusted before the movement. If the optical axis adjustment is performed in this shifted state, the deviation of the sample image is detected from a blurred pattern that is out of focus, so the optical axis adjustment accuracy deteriorates. Therefore, this problem is solved by detecting the deviation of the sample image after performing the focus adjustment.

次に、光軸調整に用いる試料パターンフラグ５０２又は調整専用パターンフラグ５０３を選択する。フラグ５０２又は５０３を選択することで、ステージ上の試料１０又は調整用パターン１７の何れを用いるかを決定する。試料パターンフラグ５０２を選択した場合、併せてパターンのステージ座標、試料像取得倍率、試料像を取得する際のフレーム数を、それぞれ数値入力ウィンドウ５０４、５０５、５０６から入力する。調整専用パターンフラグ５０３を選択した場合は、予め記憶装置４３に保存してあるステージ座標、倍率、フレーム数がそれぞれの数値入力ウィンドウに設定される。なお、ここで設定されるフレーム数とは、パターンの像を形成するための走査像の積算回数である。   Next, the sample pattern flag 502 or the adjustment dedicated pattern flag 503 used for optical axis adjustment is selected. By selecting the flag 502 or 503, it is determined which of the sample 10 on the stage or the adjustment pattern 17 is used. When the sample pattern flag 502 is selected, the pattern stage coordinates, the sample image acquisition magnification, and the number of frames for acquiring the sample image are also input from the numerical value input windows 504, 505, and 506, respectively. When the adjustment dedicated pattern flag 503 is selected, the stage coordinates, the magnification, and the number of frames stored in advance in the storage device 43 are set in the respective numerical value input windows. Note that the number of frames set here is the number of scan image integrations for forming a pattern image.

次に、光軸調整のオン／オフを選択する。光軸調整フラグ５０７がオンならば、光軸調整を実施する。フラグ５０７がオフならば光軸調整を行わないため、光軸ずれが起きないような環境で選択することが望ましい。   Next, ON / OFF of the optical axis adjustment is selected. If the optical axis adjustment flag 507 is on, optical axis adjustment is performed. If the flag 507 is off, the optical axis is not adjusted. Therefore, it is desirable to select in an environment where no optical axis deviation occurs.

光軸調整フラグ５０７がオンの場合に、光軸の調整方法として手動調整フラグ５０８又は自動調整フラグ５０９のいずれかを選択することができる。手動調整フラグ５０８とは、前述した実行画面４００を使用し、実行画面上のスケールや入力装置であるつまみ等でブースティング電極１５又はリターディング電極１８の印加電圧を調整する光軸調整モードである。自動調整フラグ５０９とは、図３で説明した処理フローに従い、ブースティング電極１５又はリターディング電極１８の印加電圧を変化させて試料像のずれを検出し、光軸調整用アライナー１９の補正量を算出することで光軸調整を行うモードである。この自動光軸調整は全自動で補正を実行するので、オペレータによる調整精度や調整時間のバラツキがなくなり、安定した光軸調整が可能となる。   When the optical axis adjustment flag 507 is on, either the manual adjustment flag 508 or the automatic adjustment flag 509 can be selected as the optical axis adjustment method. The manual adjustment flag 508 is an optical axis adjustment mode that uses the execution screen 400 described above and adjusts the applied voltage of the boosting electrode 15 or the retarding electrode 18 with a scale on the execution screen or a knob that is an input device. . The automatic adjustment flag 509 detects the deviation of the sample image by changing the voltage applied to the boosting electrode 15 or the retarding electrode 18 according to the processing flow described in FIG. 3, and sets the correction amount of the aligner 19 for optical axis adjustment. In this mode, the optical axis is adjusted by calculation. Since this automatic optical axis adjustment is performed fully automatically, variations in adjustment accuracy and adjustment time by the operator are eliminated, and stable optical axis adjustment is possible.

また、光軸の調整時に印加電圧を変化させる電極の選択は、ブースティング電極フラグ５１０又はリターディング電極フラグ５１１の選択により行う。ブースティング電極フラグ５１０を選択すると、ブースティング電極１５に印加する電圧の制御による光軸調整が実行され、リターディング電極フラグ５１１を選択すると、リターディング電極１８に印加する電圧の制御による光軸調整が実行される。   In addition, the selection of the electrode for changing the applied voltage when adjusting the optical axis is performed by selecting the boosting electrode flag 510 or the retarding electrode flag 511. When the boosting electrode flag 510 is selected, optical axis adjustment is performed by controlling the voltage applied to the boosting electrode 15, and when the retarding electrode flag 511 is selected, optical axis adjustment is performed by controlling the voltage applied to the retarding electrode 18. Is executed.

次に、オペレータは、自動運転実行時における光軸調整のタイミングを選択する。例えば光軸ずれの頻度が高いような場合は、光軸調整精度を考慮して分析点毎５１２を設定し、分析点毎に光軸調整を行う。光軸ずれがあまり発生しないようであれば、スループットを考慮して試料交換毎５１３を選択し、荷電粒子線装置で使用する試料を交換する度に光軸調整を行うと良い。このような選択肢を設けることで、荷電粒子線装置の使用条件や環境等に基づいて、適正な光軸調整タイミングを選択することが可能になる。   Next, the operator selects the timing of the optical axis adjustment when the automatic operation is executed. For example, when the frequency of optical axis deviation is high, the analysis point 512 is set in consideration of the optical axis adjustment accuracy, and the optical axis adjustment is performed for each analysis point. If the optical axis shift does not occur so much, it is preferable to select 513 for each sample replacement in consideration of the throughput, and to adjust the optical axis every time the sample used in the charged particle beam apparatus is replaced. By providing such an option, it is possible to select an appropriate optical axis adjustment timing based on the use conditions and environment of the charged particle beam apparatus.

また、所定値を超えた時５１４を選択すると、分析点毎又は試料交換毎に、電極の電圧変化量ΔＶに対する視差ΔＷｉを検出し、視差ΔＷｉの記録を開始する。この視差ΔＷｉの大きさは、ビームが光軸からどれだけずれているかを表すものであり、この値を記録して比較することで、光軸ずれの程度を判断することが可能となる。図５に示すように、この視差ΔＷｉが予め決められた光軸ずれの許容範囲（破線で囲んで示す。)を越えた場合、自動的に光軸調整が実行される。またΔＷｉが光軸ずれの許容範囲を越えた場合には、光軸調整が必要である旨を通知する図６に例示するようなメッセージ６０１又は６０２を表示し、オペレータに光軸調整の判断を任せても良い。この他、ユーザー設定５１５を選択し、予め別途登録されたタイミングで光軸調整を実行させることもできる。   Further, if the predetermined value 514 is selected, the parallax ΔWi with respect to the voltage change amount ΔV of the electrode is detected for each analysis point or sample exchange, and recording of the parallax ΔWi is started. The magnitude of the parallax ΔWi represents how much the beam is deviated from the optical axis, and it is possible to determine the degree of the optical axis deviation by recording and comparing this value. As shown in FIG. 5, when the parallax ΔWi exceeds a predetermined allowable range of optical axis deviation (indicated by a broken line), the optical axis adjustment is automatically executed. When ΔWi exceeds the allowable range of the optical axis deviation, a message 601 or 602 as shown in FIG. 6 for notifying that the optical axis adjustment is necessary is displayed, and the operator determines the optical axis adjustment. You can leave it to me. In addition, it is also possible to select the user setting 515 and execute the optical axis adjustment at a timing separately registered in advance.

以上のように、レシピファイルの一つとして、条件設定画面により光軸調整に関する条件を選択できるようにしておけば、自動運転時にも、電極を用いた光軸調整を適用することができる。   As described above, if one of the recipe files can select the conditions related to the optical axis adjustment on the condition setting screen, the optical axis adjustment using the electrodes can be applied even during automatic operation.

なお、本形態例では、自動運転機能の条件設定画面を説明するためにフラグを用いたが、フラグの表記や調整種類の選択方法の表現はこれに限るものではない。   In this embodiment, a flag is used to explain the condition setting screen for the automatic driving function. However, the notation of the flag and the expression of the adjustment type selection method are not limited thereto.

（１−６）自動運転実行時の処理フロー
図７に、自動運転を実行した場合の処理フローを示す。後述するＳ２００１からＳ２００９までの処理は、オペレータが条件設定画面５００を通じて各種の条件を設定した後に、コンピュータ４０の処理命令に基づいて自動的に開始される。 (1-6) Processing Flow when Automatic Driving is Performed FIG. 7 shows a processing flow when automatic driving is executed. The processing from S2001 to S2009, which will be described later, is automatically started based on processing instructions of the computer 40 after the operator sets various conditions through the condition setting screen 500.

（Ｓ２００１）
まず、予め記憶装置４３に登録されているパターン情報を読み出し、倍率等の光学条件から光軸調整に必要なパラメータであるアライナー変化量（Ｓ）や電極の変化量を決定する。 (S2001)
First, pattern information registered in advance in the storage device 43 is read, and an aligner change amount (S) and electrode change amount, which are parameters necessary for optical axis adjustment, are determined from optical conditions such as magnification.

（Ｓ２００２）
パターン情報からステージ座標を取り出し、パターン位置へ移動する。条件設定画面５００において調整専用パターンフラグ５０３が選択されている場合は、調整用パターン１７が一次電子線の直下に位置付けられるようにステージを移動する。この移動の際に数値入力ウィンドウ５０５に入力された倍率に従って、偏向制御電源２４から走査コイル９に供給される電流値が設定される。 (S2002)
The stage coordinates are extracted from the pattern information and moved to the pattern position. When the adjustment dedicated pattern flag 503 is selected on the condition setting screen 500, the stage is moved so that the adjustment pattern 17 is positioned immediately below the primary electron beam. The current value supplied from the deflection control power supply 24 to the scanning coil 9 is set according to the magnification input to the numerical value input window 505 during this movement.

（Ｓ２００３）
前記条件設定画面の焦点調整フラグ５０１のオン／オフを判定し、オンの場合は焦点調整を実行する。 (S2003)
Whether the focus adjustment flag 501 on the condition setting screen is on or off is determined. If it is on, focus adjustment is executed.

（Ｓ２００４）
数値入力ウィンドウ５０６に入力されているフレーム数分の画像を積算して試料像を形成する。 (S2004)
The sample images are formed by integrating the images for the number of frames input to the numerical value input window 506.

（Ｓ２００５）
光軸調整フラグ５０７がオンの場合、調整方法として手動調整フラグ５０８が選択されているか自動調整フラグ５０９が選択されているかを判定する。 (S2005)
When the optical axis adjustment flag 507 is on, it is determined whether the manual adjustment flag 508 or the automatic adjustment flag 509 is selected as the adjustment method.

（Ｓ２００６）
手動調整フラグ５０８がオンの場合、光軸調整タイミングで設定したタイミングに、前述した実行画面４００が起動される。像表示画面４０５には、オペレータが選択した電極の印加電圧が周期的に変化している試料像が連続的に表示され、その像の動きを最小とするように、スケールもしくはつまみを使って光軸調整用アライナー１９を調整する。 (S2006)
When the manual adjustment flag 508 is on, the execution screen 400 described above is activated at the timing set by the optical axis adjustment timing. On the image display screen 405, sample images in which the applied voltage of the electrode selected by the operator is periodically changed are displayed continuously, and light is emitted using a scale or knob so as to minimize the movement of the image. The shaft aligner 19 is adjusted.

（Ｓ２００７）
一方、自動調整フラグ５０９がオンであった場合、オペレータが選択した電極が判定される。すなわち、ブースティング電極フラグ５１０が選択されているか、リターディング電極フラグ５１１が選択されているかが判定される。 (S2007)
On the other hand, when the automatic adjustment flag 509 is on, the electrode selected by the operator is determined. That is, it is determined whether the boosting electrode flag 510 is selected or the retarding electrode flag 511 is selected.

（Ｓ２００８）
リターディング電極フラグ５１１が選択されていた場合、リターディング電極１８の印加電圧を変化させて試料像のずれを検出した後、アライナーへの補正量を算出し、光軸調整用アライナー１９に設定する。 (S2008)
When the retarding electrode flag 511 is selected, the deviation of the sample image is detected by changing the applied voltage of the retarding electrode 18, and then the correction amount to the aligner is calculated and set in the aligner 19 for optical axis adjustment. .

（Ｓ２００９）
ブースティング電極フラグ５１０が選択されていた場合、ブ―スティング電極１５の印加電圧を変化させて試料像のずれを検出した後、アライナーへの補正量を算出し、光軸調整用アライナー１９に設定する。 (S2009)
When the boosting electrode flag 510 is selected, the deviation of the sample image is detected by changing the voltage applied to the boosting electrode 15, and then the correction amount to the aligner is calculated and set in the aligner 19 for optical axis adjustment. To do.

なお、本形態例では、条件設定画面５００のブースティング電極フラグ５１０又はリターディング電極フラグ５１１によって、ブースティング電極１５とリターディング電極１８をオペレータが選択しているが、状況によってはコンピュータ４０の制御によってこれらの選択を実行しても良い。   In this embodiment, the operator selects the boosting electrode 15 and the retarding electrode 18 by the boosting electrode flag 510 or the retarding electrode flag 511 on the condition setting screen 500. These selections may be performed by

以上のように、自動運転機能においても、電極に印加する電圧を変化させる光軸調整を適用することで、磁界特有のヒステリシスやコイル特有のインダクタンスによる視差検出誤差や軽減処理がなくなり、高精度かつ高速に光軸調整を行うことが可能になる。   As described above, even in the automatic operation function, by applying the optical axis adjustment that changes the voltage applied to the electrode, there is no parallax detection error or reduction processing due to magnetic field specific hysteresis or coil specific inductance, and high accuracy and Optical axis adjustment can be performed at high speed.

（２）他の形態例
前述した形態例の場合には、自動光軸調整の処理フローにおいて、試料像のずれを検出するために、フォーカスを合焦状態からずらす２つの電極条件に変化させ、その条件で取得した画像を比較した。しかしながら、フォーカスの合焦状態を与える電極条件とフォーカスをずらす電極条件で取得される画像を比較しても光軸調整が可能である。図８に、フォーカスをずらす前の電極条件とフォーカスをずらす電極条件を使用した自動光軸調整の処理フローを示す。なお、後述するＳ３００１からＳ３０１１までの処理は、コンピュータ４０の処理命令に基づいて順番に実行される。 (2) Other Embodiments In the case of the embodiment described above, in the processing flow for automatic optical axis adjustment, in order to detect the deviation of the sample image, the focus is changed to two electrode conditions for shifting from the focused state, Images obtained under the conditions were compared. However, the optical axis can also be adjusted by comparing an image obtained under an electrode condition that gives an in-focus state with an electrode condition that shifts the focus. FIG. 8 shows a process flow of automatic optical axis adjustment using the electrode conditions before shifting the focus and the electrode conditions for shifting the focus. Note that the processing from S3001 to S3011, which will be described later, is executed in order based on processing instructions of the computer 40.

（Ｓ３００１）
光軸調整用アライナー１９の現在の設定条件、又は予め決められた条件をアライナー条件１（Bxo， Byo）として光軸調整用アライナー１９に設定し、画像取得部４６を使って画像１を取得する。この時、変更対象の電極（ブースティング電極１５又はリターディング電極１８）の現在値（合焦状態を与える電圧値）をアライメント条件１として記憶する。 (S3001)
The current setting condition of the optical axis adjusting aligner 19 or a predetermined condition is set in the optical axis adjusting aligner 19 as the aligner condition 1 (B xo , B yo ), and the image acquisition unit 46 is used to select the image 1. get. At this time, the current value (voltage value giving a focused state) of the electrode to be changed (the boosting electrode 15 or the retarding electrode 18) is stored as the alignment condition 1.

（Ｓ３００２）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、変更対象の電極の現在値（合焦状態を与える電圧値）に予め決められた値だけフォーカスをずらすアライメント条件２を設定する。このアライナー条件１と電極条件２において画像２を取得する。 (S3002)
While maintaining the conditions of the aligner 19 for optical axis adjustment, the alignment condition 2 for shifting the focus by a predetermined value is set to the current value of the electrode to be changed (voltage value giving the focused state). In this aligner condition 1 and electrode condition 2, an image 2 is acquired.

（Ｓ３００３）
光軸調整用アライナー１９にアライナー条件２（Bxo +S，Byo）を設定して、Ｓ３００１で記憶した電極条件１に戻し、アライナー条件２と電極条件１において画像３を取得する。 (S3003)
The aligner condition 2 (B xo + S, B yo ) is set in the aligner 19 for optical axis adjustment, and the electrode condition 1 stored in S3001 is returned to. The image 3 is acquired under the aligner condition 2 and the electrode condition 1.

（Ｓ３００４）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、Ｓ３００２と同様に、変更対象の電極を電極条件２に設定し、アライナー条件２と電極条件２において画像４を取得する。 (S3004)
With the conditions of the optical axis adjusting aligner 19 as they are, the electrode to be changed is set to the electrode condition 2 as in S3002, and the image 4 is acquired under the aligner condition 2 and the electrode condition 2.

（Ｓ３００５）
光軸調整用アライナー１９に条件３（Bxo，Byo+S）を設定して、Ｓ３００１で記憶した電極条件１に戻し、アライナー条件３と電極条件１において画像５を取得する。 (S3005)
Condition 3 (B xo , B yo + S) is set in the aligner 19 for optical axis adjustment, and the condition is returned to the electrode condition 1 stored in S3001, and the image 5 is acquired under the aligner condition 3 and the electrode condition 1.

（Ｓ３００６）
光軸調整用アライナー１９の条件をそのままにして、Ｓ３００２と同様に、変更対象の電極を電極条件２に設定し、アライナー条件３と電極条件２において画像６を取得する。 (S3006)
The condition of the optical axis adjusting aligner 19 is left as it is, and the electrode to be changed is set to the electrode condition 2 as in S3002, and the image 6 is acquired under the aligner condition 3 and the electrode condition 2.

（Ｓ３００７）
画像１と画像２の視差（試料像のずれ）を画像処理部４７により検出し、これを視差１として記憶装置４３に記憶する。 (S3007)
The image processing unit 47 detects the parallax (sample image deviation) between the image 1 and the image 2 and stores this as the parallax 1 in the storage device 43.

（Ｓ３００８）
画像３と画像４の視差を画像処理部４７により検出して、これを視差２として記憶する。 (S3008)
The parallax between the images 3 and 4 is detected by the image processing unit 47 and stored as parallax 2.

（Ｓ３００９）
画像５と画像６の視差を画像処理部４７により検出して、これを視差３として記憶する。 (S3009)
The parallax between the images 5 and 6 is detected by the image processing unit 47 and stored as parallax 3.

（Ｓ３０１０）
Ｓ３００７からＳ３００９で求めた視差１、視差２、視差３と前述した式（１）〜（４）とを使い、光軸調整用アライナー１９の補正量（Bx1， By1）を計算部４５で算出する。 (S3010)
Using the parallax 1, the parallax 2 and the parallax 3 obtained in S3007 to S3009 and the above-described equations (1) to (4), the correction amount (B x1 , B y1 ) of the optical axis adjusting aligner 19 is calculated by the calculation unit 45. calculate.

（Ｓ３０１１）
Ｓ３０１０で決定したアライナー補正量（Bx1， By1）を、アライナー制御電源２３を通じて光軸調整用アライナー１９に設定する。 (S3011)
The aligner correction amounts (B x1 , B y1 ) determined in S3010 are set in the optical axis adjusting aligner 19 through the aligner control power source 23.

なお、図８に示す処理フローでは、動作の理解が容易な手順で記載したが、画像の取り込み順番は処理に影響を与えない。従って、実際の処理では、処理の高速化を図るために、例えばフォーカスが合焦状態にある電極条件で、画像１、画像３、画像５を連続で取り込み、次にフォーカスをずらす電極条件にして、画像２、画像４、画像６を連続で取り込むことが可能である。また、この際、フォーカスをずらす電極条件には、フォーカスが合焦状態にある電極条件に対して印加電圧が高い場合と低い場合の２種類が考えられる。これらは、適用する荷電粒子線装置の特性に応じて選択的に用いれば良い。   In the processing flow shown in FIG. 8, the procedure is described in a procedure that makes it easy to understand the operation. However, the order of capturing images does not affect the processing. Therefore, in actual processing, in order to speed up the processing, for example, the electrode conditions in which the images 1, 3, and 5 are continuously captured and then the focus is shifted are set under the electrode conditions in which the focus is in focus. , Image 2, Image 4, and Image 6 can be captured continuously. In this case, two types of electrode conditions for shifting the focus are conceivable: the applied voltage is high and the applied voltage is low with respect to the electrode condition in which the focus is in focus. These may be selectively used according to the characteristics of the charged particle beam apparatus to be applied.

１：陰極
２：第一陽極
３：第二陽極
４：一次電子線
５：第一収束レンズ
６：第二収束レンズ
７：対物レンズ
８：絞り板
９：走査コイル
１０：試料
１１：二次信号分離用直交電磁界（EXB）発生器
１２：二次信号
１３：二次信号用検出器
１４：信号増幅器
１５：ブースティング電極
１６：ステージ
１７：光軸調整用パターン
１８：リターディング電極
１９：光軸調整用アライナー
２０：高圧制御電源
２１：第一収束レンズ制御電源
２２：第二収束レンズ制御電源
２３：アライナー制御電源
２４：偏向制御電源
２５：ブースティング電極制御電源
２６：対物レンズ制御電源
２７：ステージ制御電源
２８：リターディング電極制御電源
４０：コンピュータ
４１：表示装置
４２：入力装置（マウス・キーボード）
４３：記憶装置
４４：記憶装置（内部メモリー）
４５：計算部
４６：画像取得部
４７：画像処理部
４８：入力装置（調整用つまみ） 1: Cathode 2: First anode 3: Second anode 4: Primary electron beam 5: First converging lens 6: Second converging lens 7: Objective lens 8: Diaphragm plate 9: Scanning coil 10: Sample 11: Secondary signal Isolation orthogonal electromagnetic field (EXB) generator 12: secondary signal 13: secondary signal detector 14: signal amplifier 15: boosting electrode 16: stage 17: optical axis adjustment pattern 18: retarding electrode 19: light Axis adjuster 20: High voltage control power supply 21: First convergent lens control power supply 22: Second convergent lens control power supply 23: Aligner control power supply 24: Deflection control power supply 25: Boosting electrode control power supply 26: Objective lens control power supply
27: Stage control power supply 28: Retarding electrode control power supply 40: Computer 41: Display device 42: Input device (mouse / keyboard)
43: Storage device 44: Storage device (internal memory)
45: Calculation unit 46: Image acquisition unit 47: Image processing unit 48: Input device (adjustment knob)

Claims (4)

試料に荷電粒子線を照射し、該試料から発生する二次信号から画像を生成する荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線を前記試料へ集束させる電磁界重畳レンズと、
前記荷電粒子線を前記試料に対して減速させるリターディング電極と、
前記試料から発生する前記二次信号を検出器へ引上げるブースティング電極と、
前記荷電粒子線の光軸調整を、前記リターディング電極に印加する電圧の可変制御による調整と前記ブースティング電極に印加する電圧の可変制御による調整のいずれかを選択的に実行するコンピュータと
を有する荷電粒子線装置。 In a charged particle beam apparatus that irradiates a sample with a charged particle beam and generates an image from a secondary signal generated from the sample,
An electromagnetic field superimposing lens for focusing the charged particle beam on the sample;
A retarding electrode for decelerating the charged particle beam with respect to the sample;
A boosting electrode that pulls the secondary signal generated from the sample to a detector;
A computer that selectively executes either adjustment by variable control of the voltage applied to the retarding electrode or adjustment by variable control of the voltage applied to the boosting electrode to adjust the optical axis of the charged particle beam. Charged particle beam device. 前記コンピュータに対し、前記リターディング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整と前記ブースティング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整のいずれかを選択的に指示する入力装置を有する請求項１に記載の荷電粒子線装置。   An input device that selectively instructs the computer to adjust the optical axis by variable control of the voltage applied to the retarding electrode and to adjust the optical axis by variable control of the voltage applied to the boosting electrode. The charged particle beam device according to claim 1, comprising: 前記コンピュータは、前記リターディング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整、又は前記ブースティング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整が選択された場合、前記画像に表示された前記試料の像の移動量に応じ、該試料の表示倍率及び制御対象とする電極に印加する電圧の可変制御量の調整を実行する請求項１に記載の荷電粒子線装置。   The computer displays the image when the adjustment of the optical axis by the variable control of the voltage applied to the retarding electrode or the adjustment of the optical axis by the variable control of the voltage applied to the boosting electrode is selected. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein adjustment of a display magnification of the sample and a variable control amount of a voltage applied to an electrode to be controlled is performed according to a movement amount of the image of the sample. 前記コンピュータは、前記リターディング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整、又は前記ブースティング電極に印加する電圧の可変制御による光軸の調整が選択された場合、前記画像に表示された前記試料の像の移動量を記憶装置へ記憶させ、該記憶装置に記憶された前記像の移動量が予め設定された基準移動量に達した場合に、前記光軸調整の必要性を示すメッセージを表示装置へ表示させる請求項１に記載の荷電粒子線装置。   The computer displays the image when the adjustment of the optical axis by the variable control of the voltage applied to the retarding electrode or the adjustment of the optical axis by the variable control of the voltage applied to the boosting electrode is selected. A message indicating the necessity of optical axis adjustment when the amount of movement of the image of the sample is stored in a storage device, and the amount of movement of the image stored in the storage device reaches a preset reference movement amount The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the display is configured to display on a display device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138339A (en) * 2010-12-07 2012-07-19 Jeol Ltd Method of making axial alignment of charged particle beam and charged particle beam system
JP2013239343A (en) * 2012-05-15 2013-11-28 Jeol Ltd Charged particle beam axis alignment method and charged particle beam device
JP2013251104A (en) * 2012-05-31 2013-12-12 Jeol Ltd Axis alignment method for charged particle beam and charged particle beam device
WO2017130363A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam device and optical axis adjustment method therefor

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02234336A (en) * 1989-03-07 1990-09-17 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JPH0395841A (en) * 1989-09-08 1991-04-22 Jeol Ltd Electron microscope
JPH06223753A (en) * 1993-01-21 1994-08-12 Jeol Ltd Axial aligning method for image forming lens in electron microscope
JPH10289680A (en) * 1997-04-14 1998-10-27 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JP2000173519A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Hitachi Ltd Electron beam device
JP2002352758A (en) * 2001-05-30 2002-12-06 Hitachi Ltd Adjusting method of charged particle beam, and charged particle beam system
JP2003022771A (en) * 2001-07-10 2003-01-24 Hitachi Ltd Particle beam device
JP2005142168A (en) * 2005-01-07 2005-06-02 Hitachi Ltd Electron ray apparatus
JP2009054508A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Hitachi High-Technologies Corp Local electric charge distribution precision measuring method and its device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02234336A (en) * 1989-03-07 1990-09-17 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JPH0395841A (en) * 1989-09-08 1991-04-22 Jeol Ltd Electron microscope
JPH06223753A (en) * 1993-01-21 1994-08-12 Jeol Ltd Axial aligning method for image forming lens in electron microscope
JPH10289680A (en) * 1997-04-14 1998-10-27 Hitachi Ltd Scanning electron microscope
JP2000173519A (en) * 1998-12-02 2000-06-23 Hitachi Ltd Electron beam device
JP2002352758A (en) * 2001-05-30 2002-12-06 Hitachi Ltd Adjusting method of charged particle beam, and charged particle beam system
JP2003022771A (en) * 2001-07-10 2003-01-24 Hitachi Ltd Particle beam device
JP2005142168A (en) * 2005-01-07 2005-06-02 Hitachi Ltd Electron ray apparatus
JP2009054508A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Hitachi High-Technologies Corp Local electric charge distribution precision measuring method and its device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138339A (en) * 2010-12-07 2012-07-19 Jeol Ltd Method of making axial alignment of charged particle beam and charged particle beam system
JP2013239343A (en) * 2012-05-15 2013-11-28 Jeol Ltd Charged particle beam axis alignment method and charged particle beam device
JP2013251104A (en) * 2012-05-31 2013-12-12 Jeol Ltd Axis alignment method for charged particle beam and charged particle beam device
WO2017130363A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam device and optical axis adjustment method therefor
CN108463869A (en) * 2016-01-29 2018-08-28 株式会社日立高新技术 Charged particle beam apparatus and its optic axis adjusting method
US10573489B2 (en) 2016-01-29 2020-02-25 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam device and optical-axis adjusting method thereof
CN108463869B (en) * 2016-01-29 2020-04-24 株式会社日立高新技术 Charged particle beam device and optical axis adjusting method thereof
CN111354614A (en) * 2016-01-29 2020-06-30 株式会社日立高新技术 Charged particle beam device and optical axis adjusting method thereof
US10910194B2 (en) 2016-01-29 2021-02-02 Hitachi High-Tech Corporation Charged particle beam device and optical-axis adjusting method thereof
CN111354614B (en) * 2016-01-29 2023-07-18 株式会社日立高新技术 Charged particle beam device and optical axis adjustment method therefor

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