JP2712184B2 - Axis adjustment device for charged particle beam - Google Patents
Axis adjustment device for charged particle beamInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、走査型電子顕微鏡、荷電粒子線露光装置等
における荷電粒子線の軸調整装置に関するものである。
〔従来の技術〕
電子光学系における電子レンズの軸に電子ビームの軸
を合わせるための電子ビームの軸調整は、画像を観察し
ながら行なわれ、電子レンズの強度を変えた時に、画像
が鮮鋭度、倍率等を変えて移動する現象を利用してい
る。そのため従来電子ビームの軸調整時には、電子レン
ズの直流励磁のための直流電流に、交流電流を加算して
いるが、電子ビームのフレーム走査とは非同期であっ
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の技術においては、電子レンズの直流励磁のため
の直流電流に加算する交流電流と電子ビームのフレーム
走査との同期がとれていなかったので、画像の鮮鋭度、
倍率、移動量等の異なる箇所が同一画面内に現われて画
像が歪むという問題点があった。
そこで本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線の軸調整
時における画像を最適なものにすることを目的とする。
〔問題点を解決する為の手段〕
上記問題点の解決のために本発明では、電子レンズの
直流励磁のための直流信号(電流、電圧を含む)に加算
する交流信号(電流、電圧を含む)を、荷電粒子線のフ
レーム走査に同期させるようにした。また、本発明の実
施態様では、荷電粒子軸の軸調整時には、表示手段が画
像信号を2値化して最新の2値化画面と1画面前の2値
化画面を重ね合わせて表示するようにした。
なお、上述の荷電粒子線は電子ビーム、イオンビーム
等を含み、電子レンズはそれらを集束もしくは拡散する
機能を有するものである。すなわち、電子レンズは対物
レンズ、コンデンサレンズ等を指す。
〔作用〕
本発明に於いては、電子レンズの直流励磁のための直
流信号に加算する交流信号と荷電粒子線のフレーム走査
が同期するので、同一画面内の画像の歪みがなくなる。
また、本発明の実施態様によれば、荷電粒子線の軸調整
時には画像信号を2値化して表示するので、試料パター
ンの輪郭が明瞭になる。
〔実施例〕
第1図は本発明の電子光学系と周辺装置の概略構成例
である。
電子ビームを試料7の表面上を走査して得られる2次
電子または反射電子は、検出器13で検出されて画像信号
となる。画像信号は前置増幅器14と画像信号処理装置15
を経由して、画像表示器16に電子ビームの走査領域の試
料画像となって表示される。前記画像信号処理装置15
は、画像信号を2値化するためのしきい値を設定する機
能を備えると共に、画像信号データを1画面分記憶でき
るフレームメモリを備えている。
電子レンズ制御部17は直流電流源10と交流電流源11と
増幅器8とスイッチ9とから成り、操作部12からの設定
によってスイッチ9をオンし、対物レンズとして機能す
る電子レンズ6の励磁コイルに供給する電流を、直流電
流源10からの直流電流に交流電流源11からの交流電流を
加算して電子レンズ6の強度を制御する。電子ビームの
軸調整時以外は、電子レンズ6は通常直流電流源10の直
流電流だけで励磁される。
第2図は、電子ビームのフレーム走査に同期した垂直
同期信号(a)と電子レンズ6の直流励磁のための直流
電流に加算する交流電流(b)(c)の同期のとり方の
例を示すタイムチャートである。垂直同期信号(a)の
Hレベルの期間に、電子ビームは画像1画面分の試料領
域を走査しており、Lレベルの期間は電子ビームの帰線
時間である。交流電流(b)のレベルは垂直同期信号
(a)のAまたはBの期間で変化しない。
電子ビームの軸調整時には、操作部12の設定によりス
イッチ9がオンして、電子レンズ6の直流励磁のための
直流電流に第2図(b)の例に示す交流電流が加算され
る。そのため、電子レンズ6の強度は第2図(b)の
A′の期間で強くなり、B′の期間で弱くなるという動
作を繰り返す。その結果、観察される画像は1画面ずつ
交互に鮮鋭度と倍率が変わって反復移動する。
また同時に、画像信号処理装置15において、フレーム
メモリAとBの2つを準備して、それぞれが2値化した
画像信号データを1画面ごと交互に書き込みと読み出し
を繰り返す。例えば、第2図(a)の垂直同期信号で1
回目のAの期間に2値化した画像信号データ1画面分を
フレームメモリAに書き込み、画像表示器16に表示して
おく。次の1回目のBの期間には、同様に2値化した画
像信号データ1画面分をフレームメモリBに書き込み、
1回目のAの期間の2値化画像に重ね合わせて表示す
る。2回目のAの期間には、1回目のBの期間の2値化
画像を表示したままで、1回目のAの期間のフレームメ
モリAの画像信号データを消去し、新しく2値化した画
像信号データ1画面分をフレームメモリAに書き込み、
その2値化画像を表示する。2回目のBの期間以降も同
様に、前のBまたはAの期間の2値化画像を表示したま
まで、次のAまたはBの期間の2値化画像を表示するこ
とを繰り返す。したがって画像表示器16には、第3図
(a)、(b)の例に示すような試料パターンの2値化
画像31、32がそれぞれ第2図(a)の垂直同期信号のA
とBあるいはBとAの2つの期間に表示される。
第3図(a)は電子レンズ6の軸と電子ビームの軸が
一致した時に観察される2値化画像の例で、画面の中心
(ここを電子レンズ6の軸と電子ビームの軸が通る)を
回転の中心として試料パターンの2値化画像31、32が揺
動運動をする。第3図(b)は軸が合っていない時の2
値化画像の例で、電子ビームは電子レンズ6の軸を中心
に回転するため、電子ビームの中心が移動し、試料パタ
ーンの2値化画像31、32は不規則な回転運動をする。電
子レンズ6の軸と電子ビームの軸が合わない場合は、第
1図の電子ビーム偏向器3、4により電子ビームを動か
して調整する。
第2図(b)の交流電流のA′またはB′の期間は、
電子ビームのフレーム走査の速度に応じて、垂直同期信
号(a)の周期の2倍(第2図(c))あるいは3倍
(不図示)のような整数倍に設定することもできる。ま
た、画像信号処理装置15においては、電子ビームのフレ
ーム走査が高速で画像表示器16の残像効果を利用するこ
とができる場合には、フレームメモリは1つあるいは省
略することも可能である。
なお、画像信号処理装置15で画像信号を2値化して画
像表示器16に2値化画像を表示する手順においては、画
像信号の2値化をフレームメモリに書き込む段階で行な
っても、フレームメモリから読み出す段階で行なっても
よい。
以上に述べた実施例によれば、電子ビームの軸調整時
に観察される画像が2値化画面であるということと、電
子レンズの直流励磁のための直流電流に加算する交流電
流が矩形波状で、電子ビームのフレーム走査に同期する
ので、試料パターンの移動の途中過程が観察されていな
いため、パターンの動きがはっきり確認できるという2
つの点から、電子ビームの軸調整が容易になる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、対物レンズの直流励磁
のための直流信号に加算する交流信号が荷電粒子線のフ
レーム走査に同期するので、画像が歪むことがなく、電
子ビームの軸調整を容易に行なうことができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam axis adjusting device in a scanning electron microscope, a charged particle beam exposure device, and the like. [Prior Art] The axis adjustment of an electron beam for aligning the axis of an electron beam with the axis of an electron lens in an electron optical system is performed while observing an image. , A phenomenon of moving while changing the magnification or the like. Therefore, in the related art, when adjusting the axis of the electron beam, an AC current is added to a DC current for DC excitation of the electron lens, but it is asynchronous with the frame scanning of the electron beam. [Problems to be Solved by the Invention] In the prior art, since the AC current added to the DC current for DC excitation of the electron lens and the frame scanning of the electron beam are not synchronized, the sharpness of the image is not improved. Every time,
There is a problem in that different portions such as a magnification and a moving amount appear on the same screen and the image is distorted. Therefore, an object of the present invention is to optimize an image when adjusting the axis of a charged particle beam such as an electron beam. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, according to the present invention, an AC signal (including current and voltage) to be added to a DC signal (including current and voltage) for DC excitation of the electron lens. ) Was synchronized with the frame scanning of the charged particle beam. Also, in the embodiment of the present invention, when the axis of the charged particle axis is adjusted, the display means binarizes the image signal and displays the latest binarized screen and the previous binarized screen in a superimposed manner. did. The above charged particle beam includes an electron beam, an ion beam and the like, and the electron lens has a function of focusing or diffusing them. That is, the electronic lens refers to an objective lens, a condenser lens, and the like. [Operation] In the present invention, since the AC signal added to the DC signal for DC excitation of the electron lens and the frame scanning of the charged particle beam are synchronized, distortion of an image in the same screen is eliminated.
Further, according to the embodiment of the present invention, the image signal is binarized and displayed at the time of adjusting the axis of the charged particle beam, so that the contour of the sample pattern becomes clear. Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration example of an electron optical system and peripheral devices of the present invention. Secondary electrons or reflected electrons obtained by scanning the surface of the sample 7 with the electron beam are detected by the detector 13 and become image signals. The image signal is supplied to the preamplifier 14 and the image signal processing device 15
The sample image of the scanning area of the electron beam is displayed on the image display 16 via the. The image signal processing device 15
Has a function of setting a threshold value for binarizing an image signal and a frame memory capable of storing image signal data for one screen. The electronic lens control unit 17 includes a DC current source 10, an AC current source 11, an amplifier 8, and a switch 9. The switch 9 is turned on by setting from the operation unit 12, and the excitation coil of the electronic lens 6 that functions as an objective lens is turned on. The strength of the electron lens 6 is controlled by adding the supplied current to the DC current from the DC current source 10 and the AC current from the AC current source 11. Except at the time of adjusting the axis of the electron beam, the electron lens 6 is normally excited only by the DC current of the DC current source 10. FIG. 2 shows an example of how to synchronize the vertical synchronizing signal (a) synchronized with the frame scanning of the electron beam and the alternating currents (b) and (c) added to the direct current for direct current excitation of the electron lens 6. It is a time chart. During the H level period of the vertical synchronizing signal (a), the electron beam scans the sample area for one image screen, and the L level period is the retrace time of the electron beam. The level of the alternating current (b) does not change during the period A or B of the vertical synchronization signal (a). At the time of adjusting the axis of the electron beam, the switch 9 is turned on by the setting of the operation unit 12, and the AC current shown in the example of FIG. 2B is added to the DC current for DC excitation of the electron lens 6. Therefore, the operation of increasing the intensity of the electron lens 6 during the period A 'in FIG. 2B and decreasing it during the period B' is repeated. As a result, the observed image repeatedly moves with the sharpness and the magnification changed alternately one by one. At the same time, the image signal processing device 15 prepares two frame memories A and B, and alternately writes and reads the binary image signal data alternately for each screen. For example, the vertical synchronization signal shown in FIG.
One screen of the binarized image signal data is written to the frame memory A in the period A of the second time, and is displayed on the image display 16. In the next first period B, similarly, one screen of the image signal data binarized is written to the frame memory B,
The image is superimposed and displayed on the binarized image in the first period A. In the second period A, the image signal data of the frame memory A in the first period A is erased while the binarized image of the first period B is displayed, and the newly binarized image is displayed. Write one screen of signal data to frame memory A,
The binarized image is displayed. Similarly, after the second B period, the display of the binarized image of the next A or B period is repeated while the binarized image of the previous B or A period is displayed. Therefore, the image display 16 displays the binary images 31 and 32 of the sample pattern as shown in the examples of FIGS. 3A and 3B, respectively, as the vertical synchronization signal A of FIG. 2A.
And B or B and A in two periods. FIG. 3A shows an example of a binarized image observed when the axis of the electron lens 6 and the axis of the electron beam coincide with each other. The binarized images 31 and 32 of the sample pattern make an oscillating motion with ()) as the center of rotation. FIG. 3 (b) shows the case where the axes are not aligned.
In the example of the digitized image, since the electron beam rotates around the axis of the electron lens 6, the center of the electron beam moves, and the binarized images 31, 32 of the sample pattern make an irregular rotational movement. When the axis of the electron lens 6 does not match the axis of the electron beam, the electron beam is adjusted by moving the electron beam by the electron beam deflectors 3 and 4 in FIG. The period of A 'or B' of the alternating current shown in FIG.
In accordance with the frame scanning speed of the electron beam, it can be set to an integral multiple such as twice (FIG. 2C) or three times (not shown) the period of the vertical synchronizing signal (a). Further, in the image signal processing device 15, if the electron beam frame scanning can be performed at high speed and the afterimage effect of the image display 16 can be used, one or no frame memory can be used. In the procedure of binarizing the image signal by the image signal processing device 15 and displaying the binarized image on the image display 16, the binarization of the image signal may be performed at the stage of writing to the frame memory. May be performed at the stage of reading from the. According to the embodiment described above, the image observed at the time of adjusting the axis of the electron beam is a binarized screen, and the AC current added to the DC current for DC excitation of the electron lens has a rectangular waveform. Since the movement of the sample pattern is not observed during the movement of the sample pattern because it is synchronized with the frame scanning of the electron beam, the movement of the pattern can be clearly confirmed.
This makes it easier to adjust the axis of the electron beam. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the AC signal added to the DC signal for DC excitation of the objective lens is synchronized with the frame scanning of the charged particle beam, so that the image is not distorted and the electronic The beam axis can be easily adjusted.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の電子光学系と周辺装置の概
略構成例を示す図、第2図は、電子ビームのフレーム走
査に同期した垂直同期信号(a)と電子レンズ6の直流
励磁のための直流電流に加算する交流電流(b)(c)
の同期のとり方の例を示すタイムチャート、第3図は本
実施例による電子ビームの軸調整時に観察される試料パ
ターンの2値化画像の例で、(a)は電子レンズ6と電
子ビームの軸が一致した場合、(b)は軸が合っていな
い場合を示す図である。
〔主要部分の符号の説明〕
1……電子銃、3、4、5……電子ビーム偏向器、6…
…電子レンズ、7……試料、8……増幅器、9……スイ
ッチ、10……直流電流源、11……交流電流源、12……操
作部、13……検出器、14……前置増幅器、15……画像信
号処理装置、16……画像表示器。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of an electron optical system and peripheral devices according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical synchronization signal (a) synchronized with frame scanning of an electron beam. ) And the AC current (b) (c) added to the DC current for DC excitation of the electronic lens 6.
FIG. 3 is an example of a binarized image of a sample pattern observed at the time of adjusting the axis of the electron beam according to the present embodiment. FIG. FIG. 7B is a diagram illustrating a case where the axes match, and FIG. 7B illustrates a case where the axes do not match. [Description of Signs of Main Parts] 1 ... Electron gun, 3, 4, 5 ... Electron beam deflector, 6 ...
... Electron lens, 7 ... Sample, 8 ... Amplifier, 9 ... Switch, 10 ... DC current source, 11 ... AC current source, 12 ... Operation unit, 13 ... Detector, 14 ... Prefix Amplifier 15 Image signal processing device 16 Image display.
Claims (1)
前記荷電粒子線の軸調整を行う荷電粒子線の軸調整装置
において、 前記荷電粒子線のフレーム走査に同期し、周期が走査周
期の正の偶数倍で、デューティがイーブンな交流信号を
発生し、かつ該交流信号の周期をフレーム走査の速度に
応じて変更可能な交流信号発生手段と、 前記交流信号を前記電子レンズの直流励磁のための直流
信号に加算する加算手段と、 試料像を表示する手段とを設けたことを特徴とする荷電
粒子線の軸調整装置。 2.前記表示手段は、試料からの信号から得られた画像
信号を2値化し、最新の2値化画像1画面を、その1画
面前の2値化画像に重ね合わせて表示することを特徴と
する特許請求の範囲(1)項記載の荷電粒子線の軸調整
装置。 3.電子レンズの軸に荷電粒子線の軸を合わせるために
前記荷電粒子線の軸調整を行う荷電粒子線の軸調整装置
において、 前記荷電粒子線のフレーム走査に同期した交流信号を発
生する交流信号発生手段と、 前記交流信号を前記電子レンズの直流励磁のための直流
信号に加算する加算手段と、 試料からの信号から得られた画像信号を2値化し、最新
の2値化画像1画面を、その1画面前の2値化画像に重
ね合わせて表示する試料像表示手段とを設けたことを特
徴とする荷電粒子線の軸調整装置。(57) [Claims] In a charged particle beam axis adjustment device for adjusting the axis of the charged particle beam to align the axis of the charged particle beam with the axis of the electron lens, the period is synchronized with the frame scanning of the charged particle beam, and the period is positive in the scanning period. AC signal generating means for generating an AC signal having an even number of times and an even duty, and changing the cycle of the AC signal in accordance with the speed of frame scanning, and the AC signal for DC excitation of the electronic lens. An axis adjusting device for a charged particle beam, comprising: an adding unit for adding to a DC signal; and a unit for displaying a sample image. 2. The display means binarizes an image signal obtained from a signal from a sample, and superimposes and displays one screen of the latest binarized image on a binarized image one screen before. An axis adjusting device for a charged particle beam according to claim (1). 3. In a charged particle beam axis adjusting device for adjusting the axis of the charged particle beam to align the axis of the charged particle beam with the axis of the electron lens, an AC signal generation for generating an AC signal synchronized with a frame scan of the charged particle beam Means, an adding means for adding the AC signal to a DC signal for DC excitation of the electronic lens, and binarizing an image signal obtained from a signal from a sample, and displaying one screen of the latest binary image, A charged particle beam axis adjusting device, further comprising: a sample image display means for displaying a sample image superimposed on a binarized image one screen before.
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