JP3369894B2 - 非点収差補正方法及び非点収差補正装置 - Google Patents

非点収差補正方法及び非点収差補正装置

Info

Publication number
JP3369894B2
JP3369894B2 JP04896297A JP4896297A JP3369894B2 JP 3369894 B2 JP3369894 B2 JP 3369894B2 JP 04896297 A JP04896297 A JP 04896297A JP 4896297 A JP4896297 A JP 4896297A JP 3369894 B2 JP3369894 B2 JP 3369894B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
sharpness
astigmatism
value
secondary particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04896297A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10247466A (ja
Inventor
一則 小野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP04896297A priority Critical patent/JP3369894B2/ja
Priority to US08/928,662 priority patent/US6067164A/en
Publication of JPH10247466A publication Critical patent/JPH10247466A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3369894B2 publication Critical patent/JP3369894B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
の微細パターンを観察するのに用いられる走査型電子顕
微鏡等の荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正方法及
び非点収差補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の表面状態を観察する
には走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が用いられており、そ
の分解能は１ｎｍを下回るようになっている。図１４に
この種のＳＥＭの一般的な構成を示し、これを簡単に説
明する。
【０００３】カソード１及びアノード２により電界放出
型の電子銃３が構成されており、この電子銃３からは高
輝度の電子ビーム４が発生される。電子ビーム４は、コ
ンデンサレンズ５と絞り７及び対物レンズ６を介して縮
小され、試料８の表面に照射される。このとき、検出器
１１によって試料表面から放出される２次電子が検出さ
れる。電子ビーム４は、走査制御回路１２により制御さ
れる偏向器１０によって、試料台９上に載置された試料
８上で２次元的に走査される。これと同期させて、検出
器１１の信号を画像表示器１３に表示することにより、
試料表面の情報が得られる。
【０００４】ところで、このような対物レンズ６を用い
た集束系では、通常「非点収差」と呼ばれる収差が存在
する。これは、ビーム軸と垂直な２方向について電子ビ
ームが集束する位置が軸方向にずれるために起きるもの
である。このような収差が存在する場合、試料面上のビ
ーム断面形状は対物レンズ６の焦点距離に応じて図１５
（ａ）〜（ｃ）に示すように変化する。なお、図１５
（ｂ）に示す円形ビームが得られる状態のビーム径は、
このような非点収差が存在しない場合に比べ大きいもの
となる。かかる収差は、２方向の焦点距離が異なるため
に生じる。
【０００５】そこで従来、電子銃３，コンデンサレンズ
５，対物レンズ６及び絞り７等からなる荷電粒子光学鏡
筒内に、「スティグマタ」と呼ばれる四重極の電場又は
磁場を発生する機構１５を設け、非点収差を補正するよ
うにしている。具体的には、対物レンズ６の下方に、４
個の電磁石若しくは電極からなる４重極スティグマタを
光軸を中心に４５度回転できるように設け、又は４重極
スティグマタを互いに４５度ずらして２組設け、各々の
強度を調整することで、ｘ方向及びｙ方向の２方向の集
束位置が一致するようにしている。
【０００６】以下、図１６を参照して実際に行われる非
点収差の調整法について説明する。図１６（ａ）に示す
ような試料を観察する際、非点収差が存在すると表示器
１３上の像には、例えばビームの断面形状が図１５
（ａ）のときは、図１６（ｂ）（ｃ）に示されるように
エッジの分解能の高い方向と低い方向とが現われる。対
物レンズ６の焦点距離を変えてビーム形状が図１５
（ｃ）のようになると、エッジの分解能の高い方向が入
れ替わる。そこで、スティグマタ１５を調整して、対物
レンズ６の焦点距離を変えても像に方向性が無くなるよ
うに調節する。このとき、ビーム断面形状は図１７
（ａ）〜（ｃ）に示すように、円形ビームの径のみが変
わるものとなる。
【０００７】ここで、非点収差の補正を自動的に行う場
合には、次のような操作が要求される。まず、異なるレ
ンズの焦点距離において得られる像のコントラストを求
め、当該コントラストが最大である位置を求める。非点
収差が大きい時には極大の位置が２点現われることがあ
るが、かかる場合は両者の中間をとる。こうして決定さ
れた焦点位置において、ｘ方向のスティグマタを調整し
てコントラストを最大にする。次いで、ｙ方向のスティ
グマタを調整してコントラストを最大にする。以上の操
作を繰り返し、収束したところを最適位置とする。
【０００８】しかしながら、この種の非点収差補正方法
にあっては、次のような問題があった。即ち、表示器の
画像を見ながら作業者がスティグマタを調整するという
ように、スティグマタの調整を作業者の視覚に頼って行
うために、作業者の熟練度によって調整に差がでる。そ
して、スティグマタの調整が完全でないと観察精度が低
下する。また、人間が行うために調整に時間がかかり、
試料に必要以上にビームを照射することになる。これ
は、試料に損傷を与えたり、レジスト形状を変化させた
りするので、多くの場合は好ましくない。さらに、試料
に方向性がある場合には補正は難しい。
【０００９】また、非点収差の補正を自動化する方法
は、現実の試料では人間の行う作業に比べて補正できる
範囲が限られており、殆どの場合には非点収差補正は人
手によるものより劣る。なお、例えばビームの断面形状
が図１８のようなときに、図１６（ａ）のような試料を
観察する場合には、分解能は２辺に垂直な方向に対して
概ね等しく、非点収差の補正が難しい。これは、非点補
正を自動化する場合も同様である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、荷電
粒子光学鏡筒における非点収差の補正には、スティグマ
タの調整を作業者の視覚に頼って行うために作業者の熟
練によって調整に差がでる、スティグマタの調整を人間
が行うために調整に時間がかかる、試料に方向性がある
場合には補正は難しい、等の問題があった。また上記の
問題は、ＳＥＭ等の観察装置に限らず、電子ビームやイ
オンビームを用いた荷電粒子ビーム描画装置においても
同様に言えることである。
【００１１】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、荷電粒子光学鏡筒に
おける非点収差の補正を迅速且つ高精度で行うことがで
き、荷電粒子ビームの断面形状に起因する観察精度の低
下等を未然に防止し得る荷電粒子光学鏡筒における非点
収差補正方法及び非点収差補正装置を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、荷電粒子光学鏡
筒における非点収差補正方法において、非点収差を補正
するためのスティグマタを備えた荷電粒子光学鏡筒を用
い、試料上に荷電粒子ビームを２次元的に走査して得ら
れる２次粒子信号を抽出することにより作成される２次
粒子信号画像に対し、２次粒子信号画像情報に基づいて
前記荷電粒子光学鏡筒のレンズ系の焦点を合わせる第１
のステップと、合焦点位置で得られた２次粒子信号画像
に対し、荷電ビームの非点収差が小さくなるよう前記ス
ティグマタを調整することにより非点収差を補正する第
２のステップとを有することを特徴とする。
【００１３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 第１のステップが、スティグマタにより非点を発生
させる第３のステップと、非点が発生した状態で２次粒
子信号画像を入力する第４のステップと、入力した２次
粒子信号画像から非点収差の方向を求める第５のステッ
プと、予め設定しておいた位置に焦点位置を設定する第
６のステップと、設定した焦点位置において２次粒子信
号画像を入力する第７のステップと、入力された２次粒
子信号画像を非点収差の方向が画像中で水平又は垂直と
なるよう回転させる第８のステップと、回転した２次粒
子信号画像から画像の鮮明度を算出する第９のステップ
と、予め設定しておいた焦点位置に対してそれぞれ求め
た鮮明度の中から鮮明度がピークとなる焦点位置を算出
する第１１のステップと、算出した鮮明度がピークとな
る焦点位置に合わせる第１２のステップとからなる。 (2) 第２のステップが、ｘ方向のスティグマタ値を設定
する第１３のステップと、２次粒子信号画像を入力する
第１４のステップと、入力された２次粒子信号画像を予
め設定しておいた角度だけ回転させる第１５のステップ
と、回転した２次粒子信号画像から画像の鮮明度を算出
する第１６のステップと、予め設定しておいたｘ方向の
スティグマタ値に対してそれぞれ求めた鮮明度の中から
鮮明度がピークとなるｘ方向のスティグマタ値を算出す
る第１８のステップと、算出した鮮明度がピークとなる
ｘ方向のスティグマタ値にｘ方向のスティグマタを合わ
せる第１９のステップと、ｘ方向のスティグマタ値を保
持したまま、ｙ方向のスティグマタ値を設定する第２０
のステップと、２次粒子信号画像を入力する第２１のス
テップと、入力された２次粒子信号画像を予め設定して
おいた角度だけ回転させる第２２のステップと、回転し
た２次粒子信号画像から画像の鮮明度を算出する第２３
のステップと、予め設定しておいたｙ方向のスティグマ
タ値に対してそれぞれ求めた鮮明度の中から鮮明度がピ
ークとなるｙ方向のスティグマタ値を算出する第２５の
ステップと、算出した鮮明度がピークとなるｙ方向のス
ティグマタ値にｙ方向のスティグマタを合わせる第２６
のステップとからなる。 (3) 第５のステップが、２次粒子信号画像の２次空間で
のフーリエ変換を行いパワースペクトルを算出する第２
７のステップと、パワースペクトルを２値化した画像を
求める第２８のステップと、２値化画像の主軸とこの主
軸に直交する方向の軸を求める第２９のステップと、２
値化画像中の各点の主軸に対しての距離と主軸に直交す
る方向の軸に対しての距離を求めることで、非点収差の
強さと方向を決定する第３０のステップとからなる。 (4) 第９，第１６，第２３のステップが、２次粒子信号
画像中で各点の周囲に設定した複数の探索領域をそれぞ
れ２つの領域に分け、これら２つの領域間の分散値を各
探索領域において求め、これら各探索領域で定めた領域
間分散値の最大値又は平均値を画像中の各点の分散値と
し、画像中で設定した領域内の各点で求めた分散値の総
和又は平均値を、２次粒子信号画像の鮮明度として算出
する。 (5) 第９，第１６，第２３のステップが、２次粒子信号
画像中で各点を重心とする縦方向及び横方向の２つの探
索領域を画像中で設定し、これらの探索領域を各点を中
心とした２つの領域Ａ，Ｂにそれぞれ分割し、ｍA 及び
ｍB を領域Ａ及びＢに含まれる画素の平均輝度、ｍT を
領域Ａ，Ｂを合わせた探索領域全体の平均輝度とした場
合に、 σ＝（ｍA −ｍT ）×（ｍA −ｍT ）＋（ｍB −ｍT ）
×（ｍB −ｍT ） なる時により横方向の探索領域及び縦方向の探索領域に
おける領域ＡとＢの間の分散値をそれぞれ求め、これら
の分散値の総和又は平均値を、２次粒子信号画像の鮮明
度として算出する。 (6) 第１１のステップが、予め設定しておいた複数の焦
点位置において算出した鮮明度の中から最大値を示す焦
点位置を選択する。 (7) 第１１のステップが、予め設定しておいた複数の焦
点位置において求めた鮮明度に対し、焦点位置と鮮明度
の関係を示した鮮明度曲線を作成し、この鮮明度曲線に
ガウス分布曲線又は２次曲線等の曲線を当てはめ、この
曲線がピークとなる位置の焦点位置を算出する。 (8) 第１８のステップが、予め設定しておいた複数のｘ
方向のスティグマタ値において算出した鮮明度の中か
ら、最大値を示すｘ方向のスティグマタ値を選択する。 (9) 第１８のステップが、予め設定しておいた複数のｘ
方向のスティグマタ値において求めた鮮明度に対し、ｘ
方向のスティグマタ値と鮮明度の関係を示した鮮明度曲
線を作成し、この鮮明度曲線にガウス分布曲線又は２次
曲線等の曲線を当てはめ、この曲線がピークとなる位置
の焦点位置を算出する。 (10)第２５のステップが、予め設定しておいた複数のｙ
方向のスティグマタ値において算出した鮮明度の中か
ら、最大値を示すｙ方向のスティグマタ値を選択する。 (11)第２５のステップが、予め設定しておいた複数のｙ
方向のスティグマタ値において求めた鮮明度に対し、ｙ
方向のスティグマタ値と鮮明度の関係を示した鮮明度曲
線を作成し、この鮮明度曲線にガウス分布曲線又は２次
曲線等の曲線を当てはめ、この曲線がピークとなる位置
の焦点位置を算出する。
【００１４】また本発明は、非点収差を補正するための
スティグマタを備えた荷電粒子光学鏡筒における非点収
差補正装置において、試料上に荷電粒子ビームを２次元
的に走査して得られる２次粒子信号を抽出することによ
り作成される２次粒子信号画像を入力する２次粒子信号
画像入力手段と、２次粒子信号画像の焦点を合わせる合
焦点位置検出手段と、前記荷電粒子光学鏡筒の対物レン
ズを変化させて焦点位置を調整する焦点調整手段と、前
記合焦点位置検出手段で得られた合焦点位置に焦点を合
わせて入力した２次粒子信号画像に対し、荷電ビームの
非点収差が小さくなるよう前記スティグマタを調整する
ことにより非点収差を補正する非点収差補正手段とを具
備してなることを特徴とする。
【００１５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) スティグマタはｘ方向及びｙ方向の非点収差を補正
するものであり、非点収差補正手段によりｘ方向スティ
グマタを調整するｘ方向スティグマタ調整手段と、非点
収差補正手段によりｙ方向スティグマタを調整するｙ方
向スティグマタ調整手段とを具備すること。 (2) 合焦点検出手段が、２次粒子信号画像入力手段より
入力した２次粒子信号画像から非点収差の方向を求める
非点収差方向算出手段と、設定した焦点位置において２
次粒子信号画像入力手段より入力された２次粒子信号画
像を非点収差の方向が画像中で水平又は垂直となるよう
回転させる画像回転手段と、回転した２次粒子信号画像
から画像の鮮明度を算出する鮮明度算出手段と、予め設
定しておいた焦点位置に対してそれぞれ求めた鮮明度の
中から鮮明度がピークとなる焦点位置を算出する鮮明度
ピーク焦点位置算出手段とを具備すること。 (3) 非点収差補正手段が、合焦点位置検出手段により入
力された焦点が合っている２次粒子信号画像を予め設定
しておいた角度だけ回転させる画像回転手段と、回転し
た２次粒子信号画像から画像の鮮明度を算出する鮮明度
算出手段と、予め設定しておいたｘ方向のスティグマタ
値及びｙ方向のスティグマタ値に対して、それぞれ求め
た鮮明度の中から鮮明度がピークとなるｘ方向のスティ
グマタ値及びｙ方向のスティグマタ値を算出する鮮明度
ピークスティグマタ値算出手段とを具備すること。 (4) 非点収差方向算出手段が、２次粒子信号画像の２次
元空間でのフーリエ変換を行いパワースペクトルを２値
化した画像を求め、２値化画像の主軸とこの主軸と直交
する方向の軸を求め、２値化画像中の各点の主軸に対し
ての距離と主軸に直交する方向の軸に対しての距離を求
めることで、非点収差の強さと方向を決定すること。 (5) 鮮明度算出手段が、２次粒子信号画像中で各点の周
囲に設定した複数の探索領域をそれぞれ２つの領域に分
け、これら２つの領域間の分散値を各探索領域において
求め、これら各探索領域で定めた領域間分散値の最大値
又は平均値を画像中の各点の分散値とし、画像中で設定
した領域内の各点で求めた分散値の総和又は平均値を、
２次粒子信号画像の鮮明度として算出すること。 (6) 鮮明度算出手段が、２次粒子信号画像中で各点を重
心とする縦方向及び横方向の２つの探索領域を画像中で
設定し、これらの探索領域を各点を中心とした２つの領
域Ａ，Ｂにそれぞれ分割し、ｍA 及びｍB を領域Ａ及び
Ｂに含まれる画素の平均輝度、ｍT を領域Ａ，Ｂを合わ
せた探索領域全体の平均輝度とした場合に、 σ＝（ｍA −ｍT ）×（ｍA −ｍT ）＋（ｍB −ｍT ）
×（ｍB −ｍT ） なる式により横方向の探索領域及び縦方向の探索領域に
おける領域ＡとＢの間の分散値をそれぞれ求め、これら
の分散値の総和又は平均値を、２次粒子信号画像の鮮明
度として算出すること。 (7) 鮮明度ピーク焦点位置算出手段が、予め設定してお
いた複数の焦点位置において算出した鮮明度の中から最
大値を示す焦点位置を選択すること。 (8) 鮮明度ピーク焦点位置算出手段が、予め設定してお
いた複数の焦点位置において求めた鮮明度に対し、焦点
位置と鮮明度の関係を示した鮮明度曲線を作成し、この
鮮明度曲線にガウス分布曲線又は２次曲線等の曲線を当
てはめ、この曲線がピークとなる位置の焦点位置を算出
すること。 (9) 鮮明度ピークスティグマタ値算出手段が、予め設定
しておいた複数のｘ方向のスティグマタ値において算出
した鮮明度の中から、最大値を示すｘ方向のスティグマ
タ値を選択し、さらにピーク位置にｘ方向スティグマタ
値を保持しながら、予め設定しておいた複数のｙ方向の
スティグマタ値において算出した鮮明度の中から、最大
値を示すｙ方向のスティグマタ値を選択すること。 (10)鮮明度ピークスティグマタ値算出手段が、予め設定
しておいた複数のｘ方向のスティグマタ値において求め
た鮮明度に対し、ｘ方向のスティグマタ値と鮮明度の関
係を示した鮮明度曲線を作成し、この鮮明度曲線にガウ
ス分布曲線又は２次曲線等の曲線を当てはめ、この曲線
がピークとなる位置の焦点位置を算出し、このピーク位
置にｘ方向スティグマタ値を保持しながら、予め設定し
ておいた複数のｙ方向のスティグマタ値において求めた
鮮明度に対し、ｙ方向のスティグマタ値と鮮明度の関係
を示した鮮明度曲線を作成し、この鮮明度曲線にガウス
分布曲線又は２次曲線等の曲線を当てはめ、この曲線が
ピークとなる位置の焦点位置を算出すること。
【００１６】（作用）本発明によれば、試料上に荷電粒
子ビームを２次元的に走査して得られる２次粒子信号を
抽出することにより２次粒子信号画像を作成し、この２
次粒子信号画像に対し荷電粒子光学鏡筒のレンズ系の焦
点を合わせ、次いで合焦点位置で得られた２次粒子信号
画像に対し、荷電ビームの非点収差が小さくなるようス
ティグマタを調整することにより、非点収差の補正を行
うことができる。そしてこの場合、作業者の視覚に頼っ
てスティグマタの調整を行うのではないため、作業者の
熟練によって調整に差がでたり調整に時間がかかる等の
不都合はない。従って、非点収差の補正を高精度かつ容
易に行うことができ、非点収差に起因するビームの断面
形状による観察精度の低下等を未然に防止することが可
能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。図１に、同実施形態に係わる荷
電粒子光学鏡筒における非点収差補正方法の処理フロー
を示す。ここで、荷電粒子光学鏡筒は走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）の光学系を構成しており、その基本的な構成
は前記図１４と同じである。まず、ＳＥＭにより２次粒
子信号画像（ＳＥＭ画像）を撮像し、合焦点位置を検出
して焦点を合わせる（第１のステップ：Ｓ１）。次い
で、合焦点位置に焦点を合わせた状態でスティグマタを
調整し、非点収差を補正する（第２のステップ：Ｓ
２）。
【００１８】また、図２に本実施形態に係わる荷電粒子
光学鏡筒における非点収差補正装置の構成図を示す。こ
の装置は、前記図１４に示すようなＳＥＭにおける荷電
粒子光学鏡筒の検出器１１の検出信号を入力し、電子ビ
ームの２次元走査による２次粒子信号を抽出する２次粒
子信号画像入力部２１、入力された２次粒子信号画像を
用いて合焦点位置を求める合焦点位置検出部２２、焦点
位置を変化させるために対物レンズ２４を制御する焦点
調整部２３、焦点を合わせた後に非点収差を補正する非
点収差補正部２５、非点収差補正部２５による制御によ
りｘ方向スティグマタ２７の駆動を調整するためのｘ方
向スティグマタ調整部２６、非点収差補正部２５による
制御によりｙ方向スティグマタ２９の駆動を調整するた
めのｙ方向スティグマタ調整部２８からなる。
【００１９】ここで、対物レンズ２４は前記図１４の対
物レンズ６に相当しており、ｘ方向スティグマタ２７と
ｙ方向スティグマタ２９から図１４のスティグマタ１５
が構成されている。
【００２０】非点収差を調整するための標準サンプルと
して、図３に示すような円形パターンを有する持つ試料
を用意しておく。このような円形パターンとしては、半
導体のコンタクトホールや金粒子等があるため、これら
を有する試料を非点収差補正時にＳＥＭにセットし、補
正処理を行う。
【００２１】図４に、ＳＥＭ画像を用い合焦点位置を検
出して焦点を合わせる手法（Ｓ１）の処理フローを示
し、以下にこれを説明する。まず、ｘ方向スティグマタ
２７及びｙ方向スティグマタ２９を正常位置から大きく
ずらし、大きな非点収差を故意に発生させる（Ｓ３）。
予め設定しておいた数値にｘ方向スティグマタ２７及び
ｙ方向スティグマタ２９をそれぞれ合わせることで、大
きな非点収差は容易に発生可能である。
【００２２】次いで、焦点位置を合焦位置から僅かにず
らした２次粒子信号画像Ｉを入力する（Ｓ４）。そし
て、入力した２次粒子信号画像Ｉを基に非点収差の方向
を求める（Ｓ５）。
【００２３】ここで、Ｓ５における非点収差の方向を求
める処理フローを図５に示し、これを説明しておく。ま
ず、焦点位置を合焦位置から僅かにずらした２次粒子信
号画像Ｉをフーリエ変換し、パワースペクトル画像Ｉf
を作成する（Ｓ２７）。この画像Ｉf は、画像中心に低
周波成分がくるよう作成する。そして、図６に示すよう
に、画像Ｉfの中心から一定距離ｄの位置に矩形形状の
帯Ｂを設定し、帯Ｂの内部の輝度平均ａ及び標準偏差σ
を求める。この帯Ｂの形状は、矩形の代わりに円環とし
ても良い。距離ｄの値及び帯Ｂの幅は実験的に設定す
る。調整に使うサンプルは常に同じであるため、これら
の値は一度設定すれば、以後は固定して用いることがで
きる。
【００２４】次いで、パワースペクトル画像Ｉf をａ＋
２σで２値化する（Ｓ２８）。コンタクトホールの画像
Ｉf は中心付近の低周波成分が極端に大きいため、この
２値化により、画像Ｉf の中心部分のみを抽出すること
ができる。２値化して得られた画像Ｉb に対し、ラベリ
ング及びヒストグラム処理を施し、微小面積部分をノイ
ズとして除去する。非点収差が存在する場合、ＳＥＭ画
像Ｉには、ある方向にボケが生じているため、ボケの方
向に低周波成分が多くなる。このため、図７に示すよう
に、画像Ｉf 中の領域Ｒ（図中のハッチング部分）はボ
ケの方向を短軸とする楕円状の細長い形状となる。
【００２５】しかし、実際には、領域Ｒは真の楕円では
なく、輪郭に凹凸もあるため、画像Ｉb から楕円を検出
し、長軸長及び短軸長を求めるのは容易ではない。この
ため、領域Ｒの主軸ａ1 及び主軸に直交する軸ａ2 を、
以下の２次モーメントを算出することにより求める（Ｓ
２９）。
【００２６】tan2 θ＋[{Ｍ(2,0)-Ｍ(0,2)}／Ｍ(1,1)]
tanθ−１＝０ Ｍ(p,q) ＝Σ(i,j) （ｉ−ｘc ）p （ｉ−ｙc ）q ｆij ここで、（ｉ，ｊ）は画像Ｉb 上の座標であって、（ｘ
c ，ｙc ）は領域ＲのＩb 中の重心座標である。また、
ｆijは、Ｉb において点（ｉ，ｊ）の値が０の時はｆij
＝０となり、０ではない時はｆij＝１となる関数であ
る。
【００２７】上式を解いて得られたθ１，θ２の２つの
解が、主軸方向と主軸に直交する軸方向を示している。
θ１方向の軸ａ１とθ２方向の軸ａ２のいずれかが主軸
かを判定するために、領域Ｒに含まれる各点とａ１及び
ａ２との間の距離をそれぞれ求め、これらの平均Ｄ１，
Ｄ２を求める。そして、Ｄ１＞Ｄ２ならば、ａ１を主軸
とする。ボケの方向は主軸に対し垂直方向であるため、
主軸に垂直な方向を非点収差の方向とする（Ｓ３０）。
【００２８】なお、上述の非点収差の方向を求める手順
に関し、２次モーメントを算出する代わりに、画像Ｉb
の画像中心から楕円形状の輪郭部分までの距離を画像中
心の回りで求め、最大距離を示す方向の垂直方向を非点
収差の方向としても良い。また、最大距離を示す方向の
垂直方向と最短距離を示す方向との間の平均方向を非点
収差の方向としても良い。また、最短距離を示す方向を
非点収差の方向としても良い。
【００２９】さて、Ｓ５における非点収差の方向を求め
るステップが終了した後に、焦点位置を変化させながら
２次粒子信号画像を入力し、合焦点位置を求める。焦点
を変化させる範囲は予め設定しておき、この範囲内で予
め設定しておいた一定のステップ毎に焦点をずらしてい
く（Ｓ６）。そして、設定した焦点位置において２次粒
子信号画像を入力する（Ｓ７）。入力した２次粒子信号
画像に対し、画像中心を回転中心としたアフィン変換を
適用して、非点収差の方向θｓだけ画像を回転させた画
像ＩR を求める（Ｓ８）。入力画像中の点（ｘ，ｙ）に
対し、 ｘ´＝ｘ cos（θｓ）−ｙ sin（θｓ） ｙ´＝ｘ sin（θｓ）＋ｙ cos（θｓ） なる変換式を適用することにより回転後の位置（x'，
y'）が求まる。この回転画像ＩR に関し、鮮明度を算出
する（Ｓ９）。
【００３０】非点収差が存在すると、前記図１５（ａ）
（ｃ）又は図１８（ａ）（ｃ）に示すように、ビーム形
状が合焦点位置を境にして９０度変化するため、ボケの
方向（非点収差の方向）も合焦点位置を境に９０度変化
する。つまり、回転画像ＩRにおいては、合焦点位置を
境にボケの方向がｘ方向からｙ方向、又はｙ方向からｘ
方向に変化するため、ｘ方向及びｙ方向のボケの度合い
から画像の鮮明度を算出する。
【００３１】そして、上記の焦点位置設定ステップ（Ｓ
６）から鮮明度算出ステップ（Ｓ９）までを、予め設定
した焦点位置の範囲内で繰り返す（Ｓ１０）。焦点が合
っている画像は、焦点がずれている画像より画像中の高
周波成分が多くなる。このため、通常はフーリエ変換に
より周波数のパワースペクトルを求めたり、微分フィル
タ等の高域強調フィルタをかけたりして、高周波成分が
最大となる焦点位置を算出する。しかし、ＳＥＭ画像は
ノイズによる高周波成分を多く含むため、フーリエ変換
や通常の微分フィルタでは試料上の高周波成分の変化を
細かく調べることが難しい。
【００３２】そこで、ランダムノイズの影響を受けず、
試料上のエッジ部分が強調可能なフィルタをＳＥＭ画像
に施し、得られたエッジ強調画像の輝度の総和を鮮明度
の尺度とすることにより、ノイズの多い画像に対しても
安定に合焦点位置が求まる手法を開発した。詳細を図９
を用いて説明する。
【００３３】画像中の各点Ｐを重心とする縦方向及び横
方向の探索領域（それぞれ高さＨ，幅Ｗ）を設定する。
そして、この探索領域を点Ｐを中心とした２つの領域
Ａ，Ｂにそれぞれ分割する。この領域ＡとＢの間の分散
値 σ＝（ｍA −ｎT ）×（ｍA −ｎT ）＋（ｍB −ｎT ）
×（ｍB −ｎT ） を横探索領域及び縦探索領域においてそれぞれ求め、σ
A 及びσB と記述する。ここで、σA 及びσB は領域Ａ
及びＢに含まれる画素の平均輝度、ｍT は領域Ａ，Ｂを
合わせた探索領域全体の平均輝度である。領域間分散値
は、領域Ａと領域Ｂの間にステップ状のエッジが存在す
る場合、大きな値を示すが、探索領域の高さや幅がある
程度大きい場合、ランダムノイズのみを含む領域では小
さな値となる。このため、ノイズの多い画像において
も、試料上に存在する真のエッジ部分のみを強調するこ
とが可能である。画像中の各点Ｐにおいて横探索領域の
分散値σｈ，縦探索領域の分散値σｖをそれぞれ求め、
σｈ＜σｖならばσｖを、σｈ＞σｖならばσｈを点Ｐ
の分散値σとする。
【００３４】横探索領域の分散値σｈは、点Ｐの付近に
縦エッジが存在する場合に大きな値を持つ。逆に、縦探
索領域の分散値σｖは、点Ｐの付近に横エッジが存在す
る場合に大きな値を持つ。焦点位置がずれている場合、
回転画像ＩR は横方向（ｘ方向）又は縦方向（ｙ方向）
にボケた画像となるため、縦エッジか横エッジのいずれ
か一方がボケた状態となり、各点Ｐにおいてσｈかσｖ
のいずれか一方が合焦点位置に比べ低い値を示す。この
ため、分散値σの画像全体に対する総和Ｓは、合焦点位
置で入力した画像が最も高い値となる。このため、画像
中の各点での分散値の総和Ｓを、画像のボケの度合いを
はかる鮮明度として用いる。
【００３５】予め設定した始点から終点まで焦点位置を
等間隔で順次ずらし、２次粒子信号画像を入力する。そ
して、各焦点位置Ｆi での鮮明度Ｓi を求める。図１０
に示すように、横軸に焦点位置Ｆi を、縦軸に鮮明度Ｓ
i をプロットした鮮明度曲線は、合焦点位置がピークと
なる上に凸な形状を示すため、鮮明度曲線を作成し、そ
の鮮明度がピークとなる焦点位置Ｆmax を求めることで
合焦点位置を検出することができる（Ｓ１１）。そし
て、対物レンズ２４を調整し、焦点位置をＦmaxに合わ
せる（Ｓ１２）。
【００３６】ピーク位置を算出する手法としては、鮮明
度が最大となる焦点位置を単純に求める手法の他、鮮明
度曲線にガウス分布曲線や２次曲線等の曲線を当ては
め、この曲線上のピーク位置を求める手法等が適用可能
である。また、鮮明度を求めるために用いる点は、画像
中の全点に限らず一部領域内でも良い。さらに、各点の
分散値σを各点の分散値の最大値σmax で正規化した
値、例えば（σ／σmax ）×２５５なる式で８ビット画
像に変換した値の総和を求め、鮮明度とすることも可能
である。また、横探索領域の高さをＨ＝１とし、縦探索
領域の幅をＷ＝１と設定した１ライン上の領域間の分散
値を用いることも可能である。
【００３７】なお、鮮明度算出ステップ（Ｓ９）では、
画像中の各点での分散値の総和Ｓを画像のボケの度合い
をはかる鮮明度として用いたが、画像中の各点での分散
値の平均値を鮮明度として用いても良い。また、各探索
領域で定めた領域間分散値の最大値を画像中の各点の分
散値としたが、領域間分散値の平均値を画像中の各点の
分散値としても良い。
【００３８】図１１に、本実施形態における非点収差補
正装置の合焦点位置検出部２２の構成図を示す。前記図
１４に示すようなＳＥＭにおける荷電粒子光学鏡筒の検
出器１１の検出信号を入力し、電子ビームの２次元走査
による２次粒子信号画像を入力する２次粒子信号画像入
力部２１より得られた画像から、非点収差の方向を算出
する非点収差方向算出部３０と、２次粒子信号画像入力
部２１より入力された画像を非点収差方向算出部３０に
より得られた非点収差の方向だけ回転し、非点収差の方
向を画像の横方向（ｘ方向）とする画像回転部３１と、
回転した画像に対し上述の手法で鮮明度を算出する鮮明
度算出部３２と、複数の焦点位置で算出した鮮明度を用
いて作成した鮮明度曲線から鮮明度がピークとなる焦点
位置を算出し、焦点調整部２３及び非点収差補正部２５
に焦点位置を出力する鮮明度ピーク焦点位置算出部３３
から構成されている。なお、鮮明度算出部３２は、焦点
調整部２３に予め設定しておいた焦点位置を出力し、焦
点位置を変化させる。
【００３９】図１２に、焦点の合っている画像を入力し
て非点収差を補正する手法（Ｓ２）の処理フローを示
し、以下にこれを説明する。まず、予め設定しておいた
位置からｘ方向のスティグマタ２７を予め設定しておい
たステップ毎に変化させ（Ｓ１３）、２次粒子信号画像
を入力する（Ｓ１４）。次いで、入力した２次粒子信号
画像を予め設定しておいた角度θ１だけ回転させる（Ｓ
１５）。通常、θ１＝４５度とする。画像の回転手法
は、合焦点位置検出手法と同じ手法を用いる。次いで、
回転画像の鮮明度を合焦点位置検出手法と同じ手法で求
める（Ｓ１６）。そして。上記のｘ方向スティグマタ設
定ステップ（Ｓ１３）から鮮明度算出ステップ（Ｓ１
６）までを、予め設定した範囲内で繰り返す（Ｓ１
７）。
【００４０】次いで、鮮明度がピークとなるｘ方向のス
ティグマタ値ＸＳmax を、合焦点位置検出手法での手法
同じやり方で求める（Ｓ１８）。そして、ｘ方向のステ
ィグマタ２７をＸＳmax に合わせる（Ｓ１９）。次い
で、予め設定しておいた位置からｙ方向のスティグマタ
２９を予め設定しておいたステップ毎に変化させ（Ｓ２
０）、２次粒子信号画像を入力する（Ｓ２１）。そし
て、入力した２次粒子信号画像を予め設定しておいた角
度θ２だけ回転させる（Ｓ２２）。通常、θ２＝０度と
する。画像の回転手法は、合焦点位置検出手法と同じ手
法を用いる。次いで、回転画像の鮮明度を合焦点位置検
出手法と同じ手法で求める（Ｓ２３）。そして。上記の
ｙ方向スティグマタ設定ステップ（Ｓ２０）から鮮明度
算出ステップ（Ｓ２３）までを、予め設定した範囲内で
繰り返す（Ｓ２４）。
【００４１】次いで、鮮明度がピークとなるｙ方向のス
ティグマタ値ＹＳmax を、合焦点位置検出手法と同じや
り方で求める（Ｓ２５）。そして、ｙ方向のスティグマ
タ２９をＹＳmax に合わせる（Ｓ２６）。以上の手法に
より、ＳＥＭの非点収差の補正を行うことができる。
【００４２】図１３に、非点収差補正装置の非点収差補
正部２５の構成を示す。合焦点位置検出部２２より入力
されてくる焦点の合った２次粒子信号画像に対し、予め
設定しておいた回転角で画像を回転させる画像回転部３
４と、回転させた画像に対し鮮明度を算出すると共に、
ｘ方向スティグマタ調整部２６とｙ方向スティグマタ調
整部２８にスティグマタの設定値を出力する鮮明度算出
部３５と、複数のｘ方向又はｙ方向スティグマタ設定値
で算出した鮮明度を用いて作成した鮮明度曲線から鮮明
度がピークとなるｘ方向又はｙ方向スティグマタ値を算
出し、ｘ方向スティグマタ調整部２６又はｙ方向スティ
グマタ調整部２８に出力する鮮明度ピークスティグマタ
値算出部３６から構成されている。
【００４３】このように本実施形態によれば、電子ビー
ムを試料上で２次元走査した時に得られる２次粒子信号
を抽出することにより２次粒子信号画像を作成し、この
２次粒子信号画像に対し対物レンズ２４の焦点を合わせ
る。このとき、ｘ方向及びｙ方向のスティグマタ２７，
２９により故意に非点を発生させ、非点が発生した状態
で入力した２次粒子信号画像から非点収差の方向を求
め、予め設定した焦点位置において入力された２次粒子
信号画像を非点収差の方向が画像中で水平又は垂直とな
るよう回転させ、回転した２次粒子信号画像から画像の
鮮明度を算出し、鮮明度がピークとなる焦点位置を算出
してこの焦点位置に合わせる。
【００４４】次いで、合焦点位置で得られた２次粒子信
号画像に対し電子ビームの非点収差が小さくなるようス
ティグマタを調整することにより、非点収差の補正を行
う。このとき、ｘ方向のスティグマタ値を設定し、入力
された２次粒子信号画像を回転した画像の鮮明度を算出
し、鮮明度がピークとなるｘ方向のスティグマタ値を算
出し、算出したスティグマタ値にｘ方向のスティグマタ
２７を合わせ、ｘ方向のスティグマタ値を保持したまま
ｙ方向のスティグマタ値を設定し、入力された２次粒子
信号画像を回転した画像の鮮明度を算出し、鮮明度がピ
ークとなるｙ方向のスティグマタ値を算出し、鮮明度が
ピークとなるｙ方向のスティグマタ値にｙ方向のスティ
グマタ２９を合わせる。
【００４５】これにより、試料表面を観察するためのＳ
ＥＭにおいて、作業者の視覚に頼ることなくスティグマ
タの調整を自動で行うことができ、非点収差の補正を高
精度かつ容易に行うことができ、非点収差に起因する電
子ビームの断面形状による観察精度の低下を未然に防止
することが可能となる。
【００４６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、非点収差補正する第
２のステップにおいて、ｘ方向のスティグマタ値を合わ
せた後にｙ方向のスティグマタ値を合わせたが、ｙ方向
のスティグマタ値を合わせた後にｘ方向のスティグマタ
値を合わせてもよい。さらに、ｘ方向及びｙ方向のステ
ィグマタ値を同時に変化させ、鮮明度がピークとなる位
置を求めても良い。また実施形態では、標準サンプルと
して円形パターンを有する試料を用いたが、サンプルと
してはこれに限定されることはなく、フーリエ変換して
低周波成分を２値化により抽出した際、主軸が存在する
試料なら全て標準サンプルとして用いることができる。
【００４７】また本発明は、ＳＥＭのような観察装置に
限るものではなく、電子ビームやイオンビーム等を用い
てＬＳＩパターンを描画する荷電粒子描画装置に適用す
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
料上に荷電粒子ビームを２次元的に走査して得られる２
次粒子信号を抽出することにより２次粒子信号画像を作
成し、この２次粒子信号画像に対し荷電粒子光学鏡筒の
レンズ系の焦点を合わせ、次いで合焦点位置で得られた
２次粒子信号画像に対し、荷電ビームの非点収差が小さ
くなるようスティグマタを調整することにより、非点収
差の補正を行うことができる。従って、非点収差の補正
を高精度かつ容易に行うことができ、非点収差に起因す
るビームの断面形状による観察精度の低下等を未然に防
止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる非点収差補正方法
の処理フローを示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係わる非点収差補正装置
の概略構成を示す図。
【図３】実施形態に用いた標準サンプルの例を示す図。
【図４】焦点を合わせる手法の処理フローを示す図。
【図５】非点収差の方向を求める手法の処理フローを示
す図。
【図６】２値化しきい値を設定するための帯状領域を説
明するための図。
【図７】主軸及び主軸と直交する方向の軸を説明するた
めの図。
【図８】非点収差が存在しない時のビーム断面形状を示
す図。
【図９】領域間分散を求めるための探索領域を説明する
ための図。
【図１０】鮮明度曲線を説明するための図。
【図１１】合焦点位置検出部の概略構成を示す図。
【図１２】非点収差を補正する手法の処理フローを示す
図。
【図１３】非点収差補正部の概略構成を示す図。
【図１４】従来技術に係わるＳＥＭの基本構成を示す
図。
【図１５】焦点距離に応じたビームの断面形状の変化を
示す図。
【図１６】試料表面形状とビーム断面形状のｘ，ｙ方向
の分布を示す図。
【図１７】非点収差が無い時のビーム断面形状の変化を
示す図。
【図１８】ビーム断面がｘ，ｙ軸に４５度傾いた方向に
変形する非点収差が存在する時のビーム断面形状の変化
を示す図。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ３０…各種ステップ １…カソード ２…アノード ３…電子銃 ４…電子ビーム ５…コンデンサレンズ ６，２４…対物レンズ ７…絞りマスク ８…試料 ９…試料台 １０…偏向器 １１…検出器 １２…走査制御回路 １３…画像表示装置 １５…スティグマタ ２１…２次粒子信号画像入力部 ２２…合焦点位置検出部 ２３…焦点調整部 ２５…非点収差補正部 ２６…ｘ方向スティグマタ調整部 ２７…ｘ方向スティグマタ ２８…ｙ方向スティグマタ調整部 ２９…ｙ方向スティグマタ ３０…非点収差方向算出部 ３１…画像回転部 ３２…鮮明度算出部 ３３…鮮明度ピーク焦点位置算出部 ３４…画像回転部 ３５…鮮明度算出部 ３６…鮮明度ピークスティグマタ値算出部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−194839（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−234555（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−154479（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−220351（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−161706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−137948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−202835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−52467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/153 H01J 37/21

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非点収差を補正するためのスティグマタを
    備えた荷電粒子光学鏡筒を用い、試料上に荷電粒子ビー
    ムを２次元的に走査して得られる２次粒子信号を抽出す
    ることにより作成される２次粒子信号画像に対し、前記
    荷電粒子光学鏡筒のレンズ系の焦点を合わせる第１のス
    テップと、 合焦点位置で得られた２次粒子信号画像に対し、２次粒
    子信号画像情報に基づいて荷電ビームの非点収差が小さ
    くなるよう前記スティグマタを調整することにより非点
    収差を補正する第２のステップとを備え、 前記第１のステップは、 前記スティグマタにより非点を発生させるステップ、非
    点が発生した状態で２次粒子信号画像を入力する第１の
    画像入力ステップ、第１の画像入力ステップにより入力
    された２次粒子信号画像から非点収差の方向を算出する
    非点収差方向算出ステップ、予め設定された位置に焦点
    位置を設定する焦点位置設定ステップ、設定された焦点
    位置において２次粒子信号画像を入力する第２の画像入
    力ステップ、第２の画像入力ステップにより入力された
    ２次粒子信号画像を非点収差の方向が画像中で水平又は
    垂直となるよう回転させる第１の画像回転ステップ、及
    び第１の画像回転ステップにより回転した２次粒子信号
    画像から画像の鮮明度を算出する第１の鮮明度算出ステ
    ップを予め設定された焦点位置の範囲内で繰り返すこと
    により、各焦点位置に対してそれぞれ鮮明度を求めるス
    テップと、 各焦点位置に対してそれぞれ求められた鮮明度の中から
    鮮明度がピークとなる焦点位置を合焦点位置として算出
    する合焦点位置算出ステップと、 前記算出した合焦点位置に前記荷電粒子光学鏡筒のレン
    ズ系の焦点を合わせる焦点合わせステップとからなる こ
    とを特徴とする荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正
    方法。
  2. 【請求項２】前記第２のステップは、 ｘ方向のスティグマタ値を設定するｘ方向スティグマタ
    値入力ステップ、２次粒子信号画像を入力する第３の画
    像入力ステップ、第３の画像入力ステップによ り入力さ
    れた２次粒子信号画像を予め設定しておいた角度だけ回
    転させる第２の画像回転ステップ、及び第２の画像回転
    ステップにより回転した２次粒子信号画像から画像の鮮
    明度を算出する第２の鮮明度算出ステップを予め設定さ
    れた範囲内で繰り返すことにより、ｘ方向のスティグマ
    タ値に対してそれぞれ鮮明度を求めるステップと、 ｘ方向のスティグマタ値に対してそれぞれ求められた鮮
    明度の中から鮮明度がピークとなるｘ方向のスティグマ
    タ値を算出するｘ方向スティグマタ値算出ステップ、算
    出した鮮明度がピークとなるｘ方向のスティグマタ値に
    ｘ方向のスティグマタを合わせるステップ、ｘ方向のス
    ティグマタ値を保持したまま、ｙ方向のスティグマタ値
    を設定するステップ、２次粒子信号画像を入力する第４
    の画像入力ステップ、第４の画像入力ステップにより入
    力された２次粒子信号画像を予め設定された角度だけ回
    転させる第３の画像回転ステップ、及び第３の画像回転
    ステップにより回転した２次粒子信号画像から画像の鮮
    明度を算出する第３の鮮明度算出ステップを予め設定し
    た範囲内で繰り返すことにより、予め設定しておいたｙ
    方向のスティグマタ値に対してそれぞれ鮮明度を求める
    ステップと、 前記予め設定されたｙ方向のスティグマタ値に対してそ
    れぞれ求めた鮮明度の中から鮮明度がピークとなるｙ方
    向のスティグマタ値を算出するｙ方向スティグマタ値算
    出ステップと、 算出した鮮明度がピークとなるｙ方向のスティグマタ値
    にｙ方向のスティグマタを合わせるステップとからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子光学鏡筒に
    おける非点収差補正方法。
  3. 【請求項３】前記非点収差方向方向算出ステップは、 ２次粒子信号画像の２次空間でのフーリエ変換を行いパ
    ワースペクトルを算出するステップ７と、 パワースペクトルを２値化した画像を求めるステップ
    と、 ２値化画像の主軸とこの主軸に直交する方向の軸を求め
    るステップと、 ２値化画像中の各点の主軸に対しての距離と主軸に直交
    する方向の軸に対しての距離を求めることで、非点収差
    の強さと方向を決定するステップとからなることを特徴
    とする請求項１に記載の荷電粒子光学鏡筒における非点
    収差補正方法。
  4. 【請求項４】請求項１における第１の鮮明度算出ステッ
    プ又は請求項２における第２の鮮明度算出ステップ及び
    第３の鮮明度算出ステップは、 ２次粒子信号画像中で該２次粒子信号画像中の各点の周
    囲に設定した複数の探索領域をそれぞれ２つの領域に分
    け、これら２つの領域間の分散値を各探索領域において
    求め、これら各探索領域で定めた領域間分散値の最大値
    又は平均値を画像中の各点の分散値とし、画像中で設定
    した領域内の各点で求めた分散値の総和又は平均値を、
    ２次粒子信号画像の鮮明度として算出することを特徴と
    する荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正方法。
  5. 【請求項５】請求項１における第１の鮮明度算出ステッ
    プ又は請求項２における第２の鮮明度算出ステップ及び
    第３の鮮明度算出ステップは、 ２次粒子信号画像中で該２次粒子信号画像中の各点を重
    心とする縦方向及び横方向の２つの探索領域を画像中で
    設定し、これらの探索領域を各点を中心とした２つの領
    域Ａ，Ｂにそれぞれ分割し、ｍA 及びｍB を領域Ａ及び
    Ｂに含まれる画素の平均輝度、ｍT を領域Ａ，Ｂを合わ
    せた探索領域全体の平均輝度とした場合に、 σ＝（ｍA −ｍT ）×（ｍA −ｍT ）＋（ｍB −ｍT ）×（ｍB −ｍT ） なる式により横方向の探索領域及び縦方向の探索領域に
    おける領域ＡとＢの間の分散値をそれぞれ求め、これら
    の分散値の総和又は平均値を、２次粒子信号画像の鮮明
    度として算出することを特徴とする荷電粒子光学鏡筒に
    おける非点収差補正方法。
  6. 【請求項６】前記合焦点位置算出ステップは、予め設定
    された複数の焦点位置において算出した鮮明度の中から
    最大値を示す焦点位置を選択することを特徴とする請求
    項１記載の荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正方
    法。
  7. 【請求項７】前記合焦点位置算出ステップは、予め設定
    された複数の焦点位置において求めた鮮明度に対し、焦
    点位置と鮮明度の関係を示した鮮明度曲線を作成し、こ
    の鮮明度曲線にガウス分布曲線又は２次曲線等の曲線を
    当てはめ、この曲線がピークとなる位置の焦点位置を算
    出することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子光学鏡
    筒における非点収差補正方法。
  8. 【請求項８】前記ｘ方向スティグマタ値算出ステップ
    は、予め設定された複数のｘ方向のスティグマタ値にお
    いて算出した鮮明度の中から、最大値を示すｘ方向のス
    ティグマタ値を選択することを特徴とする請求項２記載
    の荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正方法。
  9. 【請求項９】前記ｘ方向スティグマタ値算出ステップ
    は、予め設定された複数のｘ方向のスティグマタ値にお
    いて求めた鮮明度に対し、ｘ方向のスティグマタ値と鮮
    明度の関係を示した鮮明度曲線を作成し、この鮮明度曲
    線にガウス分布曲線又は２次曲線等の曲線を当てはめ、
    この曲線がピークとなる位置の焦点位置を算出すること
    を特徴とする請求項２記載の荷電粒子光学鏡筒における
    非点収差補正方法。
  10. 【請求項１０】前記ｙ方向スティグマタ値算出ステップ
    は、予め設定された複数のｙ方向のスティグマタ値にお
    いて算出した鮮明度の中から、最大値を示すｙ方向のス
    ティグマタ値を選択することを特徴とする請求項２記載
    の荷電粒子光学鏡筒における非点収差補正方法。
  11. 【請求項１１】前記ｙ方向スティグマタ値算出ステップ
    は、予め設定された複数のｙ方向のスティグマタ値にお
    いて求めた鮮明度に対し、ｙ方向のスティグマタ値と鮮
    明度の関係を示した鮮明度曲線を作成し、この鮮明度曲
    線にガウス分布曲線又は２次曲線等の曲線を当てはめ、
    この曲線がピークとなる位置の焦点位置を算出すること
    を特徴とする請求項２記載の荷電粒子光学鏡筒における
    非点収差補正方法。
  12. 【請求項１２】非点収差を補正するためのスティグマタ
    を備えた荷電粒子光学鏡筒と、 試料上に荷電粒子ビームを２次元的に走査して得られる
    ２次粒子信号を抽出することにより作成される２次粒子
    信号画像を入力する画像入力手段と、 ２次粒子信号画像の合焦点位置を検出する合焦点位置検
    出手段と、 前記荷電粒子光学鏡筒の対物レンズを変化させて焦点位
    置を調整する焦点調整手段と、 前記合焦点位置検出手段で検出された合焦点位置に焦点
    を合わせて入力した２次粒子信号画像に対し、荷電ビー
    ムの非点収差が小さくなるよう前記スティグマタを調整
    することにより非点収差を補正する非点収差補正手段と
    を具備し、 前記合焦点位置算出手段は、 前記スティグマタにより非点を発生が発生した状態で前
    記画像入力手段により入力される２次粒子信号画像から
    非点収差の方向を求める非点収差方向算出手段と、予め
    設定された焦点位置において前記画像入力手段により入
    力される２次粒子信号画像を非点収差の方向が画像中で
    水平又は垂直となるよう回転させる画像回転手段と、該
    画像回転手段により回転した２次粒子信号画像から画像
    の鮮明度を算出する鮮明度算出手段と、該鮮明度算出手
    段により予め設定された範囲内の各焦点位置に対してそ
    れぞれ算出された鮮明度の中から鮮明度がピークとなる
    焦点位置を前記合焦点位置として算出する合焦点位置算
    出手段とからなる ことを特徴とする荷電粒子光学鏡筒に
    おける非点収差補正装置。
JP04896297A 1996-09-12 1997-03-04 非点収差補正方法及び非点収差補正装置 Expired - Fee Related JP3369894B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04896297A JP3369894B2 (ja) 1997-03-04 1997-03-04 非点収差補正方法及び非点収差補正装置
US08/928,662 US6067164A (en) 1996-09-12 1997-09-12 Method and apparatus for automatic adjustment of electron optics system and astigmatism correction in electron optics device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04896297A JP3369894B2 (ja) 1997-03-04 1997-03-04 非点収差補正方法及び非点収差補正装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10247466A JPH10247466A (ja) 1998-09-14
JP3369894B2 true JP3369894B2 (ja) 2003-01-20

Family

ID=12817917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04896297A Expired - Fee Related JP3369894B2 (ja) 1996-09-12 1997-03-04 非点収差補正方法及び非点収差補正装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3369894B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476398B1 (en) * 1999-03-05 2002-11-05 Applied Materials, Inc. Beam automation in charged-particle-beam systems
JP5164598B2 (ja) * 2008-02-18 2013-03-21 株式会社日立ハイテクノロジーズ レビュー方法、およびレビュー装置
JP5139248B2 (ja) * 2008-12-02 2013-02-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線評価装置
KR20220058618A (ko) * 2019-11-22 2022-05-09 주식회사 히타치하이테크 하전 입자선 시스템 및 하전 입자선 장치의 제어 시스템에 의해 실행되는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10247466A (ja) 1998-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10770258B2 (en) Method and system for edge-of-wafer inspection and review
US7714286B2 (en) Charged particle beam apparatus, aberration correction value calculation unit therefor, and aberration correction program therefor
EP1302971A2 (en) Method and device for aligning a charged particle beam column
JP3959063B2 (ja) 荷電粒子ビームカラムのアライメント方法および装置
EP1804272A2 (en) Method for determining the aberration coefficients of the aberration function of a particle-opticle lens.
JP2005310602A (ja) 荷電粒子線調整方法、及び荷電粒子線装置
US7026614B2 (en) Automatic methods for focus and astigmatism corrections in charged-particle beam instrument
WO2011152303A1 (ja) 自動収差補正法を備えた荷電粒子線装置
JP2009218079A (ja) 走査型透過電子顕微鏡の収差補正装置及び収差補正方法
JP3402868B2 (ja) 荷電粒子光学鏡筒における非点収差の補正及び焦点合わせ方法
JP3369894B2 (ja) 非点収差補正方法及び非点収差補正装置
US6437330B1 (en) Method and apparatus for adjusting a charged particle beam of a beam optical system
JP3340327B2 (ja) 非点収差補正方法及び非点収差補正装置
JP2005183086A (ja) 収差自動補正方法及び装置
US8710438B2 (en) Scanning transmission electron microscope and axial adjustment method thereof
JP5836232B2 (ja) 荷電粒子線装置、及び収差補正方法
TWI821618B (zh) 藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置
JPH07307136A (ja) 荷電粒子線の照射装置
US11545337B2 (en) Scanning transmission electron microscope and adjustment method of optical system
JP2000277046A (ja) 走査型電子顕微鏡における自動焦点合わせ方法
US20230074302A1 (en) Scanning electron microscope device, semiconductor manufacturing device, and method of controlling semiconductor manufacturing device
JP2001229866A (ja) 自動スティグマ調整装置
JP2021176143A (ja) 走査透過電子顕微鏡および光学系の調整方法
JP2010182423A (ja) 荷電粒子ビームの焦点評価方法及び荷電粒子線装置
JP2010016007A (ja) 荷電粒子線調整方法及び荷電粒子線装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071115

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081115

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees