JPH0521033A - Electric charge beam device - Google Patents

Electric charge beam device

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Publication number
JPH0521033A
JPH0521033A JP3175322A JP17532291A JPH0521033A JP H0521033 A JPH0521033 A JP H0521033A JP 3175322 A JP3175322 A JP 3175322A JP 17532291 A JP17532291 A JP 17532291A JP H0521033 A JPH0521033 A JP H0521033A
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JP
Japan
Prior art keywords
color
image
objective lens
electron
electron optical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3175322A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Okubo
和生 大窪
Hironori Teguri
弘典 手操
Original Assignee
Fujitsu Ltd
富士通株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, 富士通株式会社 filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP3175322A priority Critical patent/JPH0521033A/en
Publication of JPH0521033A publication Critical patent/JPH0521033A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To easily adjust the alignment of an electron optical system, in relation to an electric charge beam device having a frame memory and a display device. CONSTITUTION:The output detection signals of a detector 103, under three mutually different kind electron optical system conditions, are separately stored in three planes of three primary colors in a color frame memory 104. Respective primary color signals read from three these planes are compositely displayed on a color display device 107 through a picture treatment circuit 106. Detection signals under the three kind electron optical system conditions are displayed by different primary colors in the color display device 107, consequently an image displayed on the same position is shown by white. Accordingly a minimally color-stained static image is displayed on the color display device when the alignment of an electron optical system is correct.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は荷電ビーム装置に係り、
特にフレームメモリとディスプレイ装置を備えた走査型
電子顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged beam device,
In particular, it relates to a scanning electron microscope equipped with a frame memory and a display device.

【0002】走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Ele
ctron Microscope)では、対物レンズ励磁電流を微少変
化させた場合に像の流れを最小とする状態に対物レンズ
のアライメントを設定し、またエネルギ分析器を備えた
SEMでは分析電圧を微少変化させた場合に像のずれを
最小にするようにエネルギ分析器のアライメントを調整
する必要がある。
Scanning electron microscope (SEM)
ctron Microscope) sets the alignment of the objective lens so that the flow of the image is minimized when the exciting current of the objective lens is slightly changed, and in the SEM equipped with an energy analyzer, the analysis voltage is slightly changed. It is necessary to adjust the alignment of the energy analyzer to minimize the image shift.

【0003】[0003]

【従来の技術】図6は従来の電子ビーム装置の一例の構
成図を示す。同図中、電子銃1から放射された電子ビー
ムIは偏向器2及び対物レンズ3を通して試料4に照射
され、これにより試料4の表面から破線IIで示す如く二
次電子が放出され検出器5で捕捉される。検出器5の出
力信号は所定の信号処理回路を経て画像(SEM像)と
してディスプレイ装置に表示される。なお、対物レンズ
3は対物レンズアライメントコイル6の通電電流によっ
てアライメント調整される。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional electron beam apparatus. In the figure, an electron beam I emitted from an electron gun 1 is applied to a sample 4 through a deflector 2 and an objective lens 3, whereby secondary electrons are emitted from the surface of the sample 4 as indicated by a broken line II, and a detector 5 Captured in. The output signal of the detector 5 is displayed on the display device as an image (SEM image) through a predetermined signal processing circuit. The objective lens 3 is alignment-adjusted by the current passed through the objective lens alignment coil 6.

【0004】かかる構成の電子ビーム装置、すなわち前
記したSEMは、近年、3原色用の3枚のプレーンで構
成されるカラー画像表示用のフレームメモリとカラー画
像表示用ディスプレイ装置を備えたものが多くなってき
た。かかる構成のSEMはSEM像を一旦フレームメモ
リに格納することにより、SEM像の加算平均などの画
像処理が容易になり、また、残光性の陰極線管(CR
T)の代わりにディスプレイ装置にSEM像を表示でき
るため、SEM像の観察を通常照明の下で行なうことが
できる。また、SEM像をハードディスク等の記憶装置
に格納することも一般的に行なわれている。
In many cases, the electron beam apparatus having such a structure, that is, the above-mentioned SEM, is equipped with a frame memory for displaying a color image and a display apparatus for displaying a color image, which are composed of three planes for three primary colors in recent years. It's coming. The SEM having such a configuration facilitates image processing such as averaging of the SEM image by temporarily storing the SEM image in the frame memory, and also has an afterglow cathode ray tube (CR).
Since the SEM image can be displayed on the display device instead of T), the SEM image can be observed under normal illumination. It is also common to store the SEM image in a storage device such as a hard disk.

【0005】かかるSEMにおいて、従来は最良のSE
M像を得るため、フォーカスウォブラという手法により
対物レンズ3のアライメントを行なっている。図7は上
記のフォーカスウォブラのアルゴリズムを説明するフロ
ーチャートで、まず対物レンズ3の励磁電流(図6の端
子7に入力される)を正弦波で変調して対物レンズ3に
供給する(ステップ71)。これにより、対物レンズ3
の焦点位置が上記正弦波と同じ周期で前後に周期的に変
化する。
In such SEM, the best SE is conventionally used.
In order to obtain the M image, the objective lens 3 is aligned by a technique called a focus wobbler. FIG. 7 is a flow chart for explaining the above focus wobbler algorithm. First, the exciting current of the objective lens 3 (input to the terminal 7 in FIG. 6) is modulated with a sine wave and supplied to the objective lens 3 (step 71). ). As a result, the objective lens 3
The focal point position of is periodically changed back and forth in the same cycle as the sine wave.

【0006】続いて、この状態で観測されるSEM像の
拡大中心とSEM像中心とが一致するか否か画面で目視
により判定される(ステップ72)。対物レンズ3のア
ライメントがずれている場合には、SEM像の拡大中心
とSEM像の中心とがずれSEM像の表示位置が定まら
ず流れて見える。
Then, it is visually determined on the screen whether or not the center of enlargement of the SEM image observed in this state coincides with the center of the SEM image (step 72). When the alignment of the objective lens 3 is deviated, the enlargement center of the SEM image and the center of the SEM image are deviated, and the display position of the SEM image appears undefined and appears to flow.

【0007】不一致の場合は次に対物レンズ3の励磁電
流の変調強度を変えるか否か判定する(ステップ7
3)。この励磁電流の変調強度によりSEM像の倍率が
変化する。SEM像の拡大中心とSEM像中心との不一
致の大きさに応じてこの変調強度が適宜設定され、例え
ば不一致の大きさが小さくなった場合はSEM像を拡大
して不一致の度合いをより詳細に観測するために変調強
度が大とされる。
If they do not match, it is next determined whether or not the modulation intensity of the exciting current of the objective lens 3 is changed (step 7).
3). The magnification of the SEM image changes depending on the modulation intensity of this exciting current. This modulation intensity is appropriately set according to the size of the mismatch between the center of enlargement of the SEM image and the center of the SEM image. For example, when the size of the mismatch becomes small, the SEM image is enlarged to show the degree of mismatch in more detail. The modulation intensity is high for observation.

【0008】次に正弦波振幅変調強度を変更した後(ス
テップ74)、対物レンズアライメント制御電流(図6
の端子8に入力される)を変更して対物レンズ3のアラ
イメント位置を変更する(ステップ75)。そして再び
ステップ72に戻り、SEM像の拡大中心とSEMC像
中心とが一致するか否か判定する。
Next, after changing the sine wave amplitude modulation intensity (step 74), the objective lens alignment control current (see FIG. 6).
(Input to the terminal 8) is changed to change the alignment position of the objective lens 3 (step 75). Then, the process returns to step 72 again, and it is determined whether the enlargement center of the SEM image and the SEMC image center coincide with each other.

【0009】以下、上記と同様にしてステップ72〜7
5の処理を繰り返し、SEM像の拡大中心とSEM像中
心とが一致したと判定されると、対物レンズ3の励磁電
流の変調を止め(ステップ76)、対物レンズ3のアラ
イメント調整を終了する。このようにして、SEM像の
流れが最も少なくなる状態に対物レンズ3のアライメン
トが設定される。
Thereafter, steps 72 to 7 are performed in the same manner as above.
When it is determined that the center of enlargement of the SEM image coincides with the center of the SEM image, the modulation of the exciting current of the objective lens 3 is stopped (step 76), and the alignment adjustment of the objective lens 3 ends. In this way, the alignment of the objective lens 3 is set so that the flow of the SEM image is minimized.

【0010】また、SEMの中には電子ビームテスタと
いう、大規模半導体集積回路(LSI)の内部診断用に
特化したSEMも知られている。この電子ビームテスタ
は例えば図8に示す如き構成とされている。同図中、1
0はエネルギ分析器で、その内部には図中、上から下方
向へ順に、分析グリッド11,バッファグリッド12,
引出グリッド13が夫々設けられており、それらの各グ
リッド11〜13の間にはスペーサ14が設けられてい
る。このエネルギ分析器10は円環状の対物レンズ15
の内部中空位置に設けられている。また、エネルギ分析
器10の上方には二次電子検出器16が設けられてい
る。
Further, among the SEMs, an electron beam tester called an SEM specialized for internal diagnosis of a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI) is also known. This electron beam tester has a structure as shown in FIG. 8, for example. 1 in the figure
Reference numeral 0 denotes an energy analyzer, and inside thereof, an analysis grid 11, a buffer grid 12,
The drawing grids 13 are provided respectively, and the spacers 14 are provided between the grids 11 to 13. This energy analyzer 10 has an annular objective lens 15
Is provided in a hollow position inside. A secondary electron detector 16 is provided above the energy analyzer 10.

【0011】一方、エネルギ分析器10の下方には、プ
リント板17にソケット18を介して電気的に接続され
た試料19が配置されている。この試料19は例えば半
導体集積回路のチップである。
On the other hand, below the energy analyzer 10, a sample 19 electrically connected to the printed board 17 via a socket 18 is arranged. The sample 19 is, for example, a semiconductor integrated circuit chip.

【0012】かかる構成の電子ビームテスタでは、電子
銃(図示せず)からの電子ビームIが分析グリッド1
1,バッファグリッド12及び引出グリッド13を順次
透過して試料19の表面に照射され、その表面から二次
電子を破線IIで示す如く放出させる。
In the electron beam tester thus constructed, the electron beam I from the electron gun (not shown) is used for the analysis grid 1.
1, the buffer grid 12 and the extraction grid 13 are sequentially transmitted to irradiate the surface of the sample 19, and secondary electrons are emitted from the surface as indicated by a broken line II.

【0013】引出グリッド13は正の一定電圧が印加さ
れ、二次電子を引上げる機能を有するため、上記の二次
電子IIは引出グリッド13を経由してバッファグリッド
12に入射される。この二次電子IIは正の一定電圧が印
加されるバッファグリッド12により軌道が修正され、
分析グリッド11に到り、ここで分析される。
A positive constant voltage is applied to the extraction grid 13 and has a function of pulling up secondary electrons, so that the secondary electrons II are incident on the buffer grid 12 via the extraction grid 13. The trajectory of the secondary electron II is corrected by the buffer grid 12 to which a constant positive voltage is applied,
The analysis grid 11 is reached and analyzed here.

【0014】この電子ビームテスタは、半導体集積回路
等の試料19に電子ビームを照射したときに、試料から
放出される二次電子が試料の電子ビーム照射面の電位の
影響を受ける(電位が低いときには多く、高いときには
少ない)ので、逆にこの二次電子のエネルギを検出及び
分析することで試料の電子ビーム照射面の電位(例えば
半導体集積回路の内部配線の電圧)を測定することがで
きる。
In this electron beam tester, when a sample 19 such as a semiconductor integrated circuit is irradiated with an electron beam, secondary electrons emitted from the sample are affected by the potential of the electron beam irradiation surface of the sample (the potential is low. Since it is often large and small when high, the potential of the electron beam irradiation surface of the sample (for example, the voltage of the internal wiring of the semiconductor integrated circuit) can be measured by detecting and analyzing the energy of the secondary electrons.

【0015】ところで、上記の各グリッド11〜13の
中心のビーム入射孔は静電レンズを構成しているが、特
に分析グリッド11の印加電圧は測定中に頻繁に変化す
るため、図9(A)に示す如く分析グリッド11の光軸
III が電子光学系の光軸IVに対してずれていると、電子
ビームの試料19への着弾位置Pが変化し、測定誤差が
生じる。すなわち、分析グリッド11の光軸III が電子
光学系の光軸IVに対してずれていると、電子ビーム着弾
位置Pが分析グリッド11への印加電圧に比例して変化
する。
By the way, the beam entrance hole at the center of each of the grids 11 to 13 constitutes an electrostatic lens. Especially, since the applied voltage to the analysis grid 11 changes frequently during the measurement, FIG. ), The optical axis of the analysis grid 11
If III is deviated from the optical axis IV of the electron optical system, the landing position P of the electron beam on the sample 19 changes, and a measurement error occurs. That is, when the optical axis III of the analysis grid 11 is deviated from the optical axis IV of the electron optical system, the electron beam landing position P changes in proportion to the voltage applied to the analysis grid 11.

【0016】そこで、従来は分析グリッド11の印加電
圧に対して前記ウォブラと同様に正弦波を重畳して電子
ビーム着弾位置を変化させ、SEM像を観測してSEM
像のずれをX方向及びY方向共に最小にするような電圧
を得、それを偏向器への駆動電圧に重畳することによ
り、図9(B)にVで示す如く、電子光学系の光軸と分
析グリッドの光軸とを一致させている。このように2つ
の光軸を一致させると、分析グリッド11への電圧変化
で焦点ボケが発生するが、像のシフトは発生しない。
Therefore, conventionally, a sine wave is superimposed on the applied voltage to the analysis grid 11 to change the electron beam landing position, and the SEM image is observed to observe the SEM.
By obtaining a voltage that minimizes the image shift in both the X and Y directions and superimposing it on the drive voltage to the deflector, as shown by V in FIG. And the optical axis of the analysis grid are aligned. When the two optical axes coincide with each other in this way, defocusing occurs due to the voltage change to the analysis grid 11, but no image shift occurs.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のウォ
ブラによる対物レンズのアライメント及びウォブラによ
る分析グリッドの光軸のアライメントは、いずれもウォ
ブラによる像の流れの読み取りに熟練が必要であり、ま
たSEM像のS/N比向上のためにスキャン速度を遅く
した場合にはウォブラによる像の流れ自体が極めて読み
取り難くなるため、ウォブラによるアライメント自体が
困難になってしまう。
However, both the alignment of the objective lens by the wobbler and the alignment of the optical axis of the analysis grid by the wobbler require skill in reading the flow of the image by the wobbler, and the SEM image is also required. When the scan speed is slowed down to improve the S / N ratio, the image flow itself by the wobbler becomes extremely difficult to read, and the alignment itself by the wobbler becomes difficult.

【0018】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
画像の色にじみに基づいてアライメントするよう構成す
ることにより、上記の課題を解決した荷電ビーム装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a charged particle beam system that solves the above-mentioned problems by configuring the alignment based on the color fringing of an image.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図を示す。同図中、検出器103は荷電ビームを対物レ
ンズ101を通して試料102面上に集束照射すること
により、試料102表面から放出される二次電子を検出
する。また、カラーフレームメモリ104は、3原色の
3枚のプレーンで構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. In the figure, a detector 103 detects secondary electrons emitted from the surface of the sample 102 by focusing and irradiating the surface of the sample 102 with the charged beam through the objective lens 101. The color frame memory 104 is composed of three planes of three primary colors.

【0020】制御手段105は、互いに異なる3段階の
電子光学系条件に順次切換えた時、前記検出器103か
ら順次取り出される3段階の電子光学系条件下での検出
信号を、前記カラーフレームメモリ104の3枚のプレ
ーンのうち割当てられたプレーンに別々に格納させる。
The control means 105, when sequentially switched to different three-stage electron optical system conditions, detects the detection signals under the three-stage electron optical system conditions sequentially extracted from the detector 103, in the color frame memory 104. Each of the three planes is stored in the assigned plane separately.

【0021】画像処理回路106は、カラーフレームメ
モリ104の3枚のプレーンから夫々取り出される信号
を画像合成処理する。
The image processing circuit 106 performs image synthesis processing on the signals extracted from the three planes of the color frame memory 104.

【0022】カラーディスプレイ装置107は、画像処
理回路106から取り出された合成画像信号を表示す
る。
The color display device 107 displays the composite image signal extracted from the image processing circuit 106.

【0023】[0023]

【作用】本発明では、フレームスキャン毎に電子光学系
条件を3段階に切換え、得られた画像信号をカラーフレ
ームメモリ104に格納し、そのカラーフレームメモリ
104から読み出した信号を画像処理回路106を通し
てカラーディスプレイ装置107に供給し、3段階の電
子光学系条件の夫々におけるカラーディスプレイ装置1
07の表示カラー画像から電子光学系のアライメント調
整を行なう。
According to the present invention, the electron optical system condition is switched in three steps for each frame scan, the obtained image signal is stored in the color frame memory 104, and the signal read from the color frame memory 104 is passed through the image processing circuit 106. The color display device 1 is supplied to the color display device 107, and the color display device 1 is provided under each of the three-stage electron optical system conditions.
The alignment adjustment of the electron optical system is performed from the display color image of 07.

【0024】例えば、電子光学系条件を対物レンズ10
1の励磁電流とすると、励磁電流が弱励磁電流、ジ
ャストフォーカス時の励磁電流及び強励磁電流の計3
段階(種類)の条件とする。この場合、対物レンズアラ
イメントが正しくなされている状態では、弱励磁電流
のときの画像は図2(A)に示す如くになり、ジャス
トフォーカス時の励磁電流のときの画像は図2(B)に
示す如くになり、また強励磁電流のときの画像は図2
(C)に示す如くになり、弱励磁電流の画像を基準とす
ると画像は画面の中心を拡大中心として拡大し、像の流
れは生ぜず、ジャストフォーカス時以外では焦点ぼけが
生じるだけである。
For example, the electron optical system conditions are set to the objective lens 10.
If the exciting current is 1, the exciting current is a weak exciting current, an exciting current at the time of just focus, and a strong exciting current, totaling 3
It is a condition of stage (type). In this case, when the objective lens alignment is properly performed, the image when the weak excitation current is as shown in FIG. 2A, and the image when the excitation current is just focus is as shown in FIG. 2B. The image at the time of strong excitation current is shown in Fig. 2.
As shown in (C), when the image of the weak excitation current is used as a reference, the image expands with the center of the screen as the expansion center, no image flow occurs, and defocus occurs only at times other than just focus.

【0025】これに対し、対物レンズアライメントがず
れている場合は、対物レンズの励磁電流を上記と同様に
弱励磁電流、ジャストフォーカス時の励磁電流及び
強励磁電流の3種類に変化させた場合、カラーディス
プレイ装置107により表示される像は図3(A),
(B)及び(C)に夫々示す如くになる。すなわち、対
物レンズアライメントがずれている場合には、画像の中
心位置が変化し、焦点ぼけと同時に像流れも発生する。
On the other hand, when the alignment of the objective lens is deviated, when the exciting current of the objective lens is changed to three types, that is, the weak exciting current, the exciting current at the time of just focusing, and the strong exciting current, as described above, The image displayed by the color display device 107 is as shown in FIG.
As shown in (B) and (C), respectively. That is, when the alignment of the objective lens is deviated, the center position of the image changes, and defocus occurs and image deletion occurs.

【0026】一方、前記したように、上記の3段階(種
類)の電子光学系条件の夫々における像のデータはカラ
ーフレームメモリ104内の3原色のプレーンに別々に
格納されるため、3種類の電子光学系条件の各像は夫々
3原色のうちの別々の原色で表示され、3種類の電子光
学系条件の各像がカラーディスプレイ装置107で合成
表示される。従って、3種類の電子光学系条件の各像が
カラーディスプレイ装置107上、同じ位置に在るとき
は白色で表示され、ずれているときは白色以外の三原色
のいずれか又は二原色の加法混色で表示される。
On the other hand, as described above, the image data under each of the above-mentioned three-stage (kind) electron optical system conditions is stored separately in the planes of the three primary colors in the color frame memory 104, so that there are three kinds of image data. Each image under the electron optical system conditions is displayed in a different primary color from among the three primary colors, and each image under the three types of electron optical system conditions is combined and displayed on the color display device 107. Therefore, each image of the three types of electron optical system conditions is displayed in white when it is in the same position on the color display device 107, and when it is deviated, any one of three primary colors other than white or an additive color mixture of two primary colors is used. Is displayed.

【0027】従って、上記の3種類の電子光学系条件で
取得した像をカラーディスプレイ装置107で表示した
場合、正しい対物レンズアライメント状態のとき色にじ
みが最小となる。また、対物レンズアライメントがずれ
ている場合、対物レンズアライメント補正コイルの駆動
電流を、画像の色にじみが最小となるように調整すれば
よい。
Therefore, when an image acquired under the above-mentioned three types of electron optical system conditions is displayed on the color display device 107, color fringing is minimized when the objective lens alignment state is correct. When the objective lens alignment is deviated, the drive current of the objective lens alignment correction coil may be adjusted so that the color fringing of the image is minimized.

【0028】また、電子光学系条件をエネルギ分析器の
分析グリッド電圧とした場合も、分析グリッドの光軸と
電子光学系の光軸が不一致のときは、画像の流れと色に
じみが発生し、上記の両光軸が一致している場合は画像
の流れはなく、また色にじみも最小となる。従って、こ
の場合も、画像の色にじみが最小となるようにエネルギ
分析器のアライメント調整を行なえばよい。
Even when the electron optical system condition is the analysis grid voltage of the energy analyzer, when the optical axis of the analysis grid and the optical axis of the electron optical system do not match, image flow and color fringing occur, When the two optical axes are the same, there is no image flow and color fringing is minimized. Therefore, also in this case, the alignment of the energy analyzer may be adjusted so that the color fringing of the image is minimized.

【0029】[0029]

【実施例】図4は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、図1及び図6と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図4において、二次電子検出
器5より取り出された二次電子信号は、A/D変換器4
1に供給され、ここでディジタルデータに変換された
後、カラーフレームメモリ104に供給される。カラー
フレームメモリ104は赤(R),緑(G)及び青
(B)の加法混色の三原色に夫々対応して全部で3つの
プレーン(フレームバッファ)から構成されており、そ
のデータの書き込みは制御手段105により制御され
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 1 and 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 4, the secondary electron signal extracted from the secondary electron detector 5 is the A / D converter 4
1 is supplied to the color frame memory 104 after being converted into digital data. The color frame memory 104 is composed of a total of three planes (frame buffers) corresponding to the three primary colors of additive colors of red (R), green (G) and blue (B), and the writing of data is controlled. Controlled by means 105.

【0030】制御手段105は、制御装置42,スキャ
ンジェネレータ43及びコントロールレジスタ44から
なる。制御装置42は端子7を介して対物レンズ3(図
1の対物レンズ101に相当)へ対物レンズ励磁電流を
供給すると共に、端子8を介して対物レンズアライメン
トコイル6へ補正電流を供給し、対物レンズアライメン
トを正しい位置に補正する。また、制御装置42はコン
トロールレジスタ44に対してセット0要求及び走査要
求信号を出力し、コントロールレジスタ44からレジス
タデータを入力される。
The control means 105 comprises a control device 42, a scan generator 43 and a control register 44. The controller 42 supplies the objective lens exciting current to the objective lens 3 (corresponding to the objective lens 101 in FIG. 1) via the terminal 7, and also supplies the correction current to the objective lens alignment coil 6 via the terminal 8 to obtain the objective. Correct the lens alignment to the correct position. Further, the controller 42 outputs a set 0 request and a scan request signal to the control register 44, and the register data is input from the control register 44.

【0031】スキャンジェネレータ43はカラーフレー
ムメモリ104へサンプリングストローブ及びフレーム
スキャン終了ストローブを夫々供給して、カラーフレー
ムメモリ104の書き込みを行なわせ、またコントロー
ルレジスタ44からレジスタデータが入力される。ま
た、スキャンジエネレータ43は偏向器2へ偏向信号を
供給し、電子ビームIを試料4の表面上走査(スキャ
ン)させる。
The scan generator 43 supplies the sampling strobe and the frame scan end strobe to the color frame memory 104 to cause the color frame memory 104 to be written, and the register data is input from the control register 44. Further, the scan generator 43 supplies a deflection signal to the deflector 2 to scan the surface of the sample 4 with the electron beam I.

【0032】コントロールレジスタ44はカラーフレー
ムメモリ104へ2ビットのレジスタデータCRを印加
し、書き込むべきプレーン(フレームバッファ)を指示
する。このレジスタデータCRは値が“0”のときR,
G及びBの各原色信号用の3つのフレームバッファを同
時に指定し、これら3つのフレームバッファにディジタ
ルデータ(二次電子検出信号)を夫々同時に書き込ませ
る。
The control register 44 applies the 2-bit register data CR to the color frame memory 104 and indicates the plane (frame buffer) to be written. This register data CR is R when the value is "0",
Three frame buffers for G and B primary color signals are designated at the same time, and digital data (secondary electron detection signals) are simultaneously written to these three frame buffers.

【0033】また、レジスタデータCRが“1”のとき
はR信号用のフレームバッファのみ、CRが“2”のと
きはG信号用のフレームバッファのみ、そしてCRが
“3”のときはB信号用のフレームバッファのみを指定
し、指定した1つのフレームバッファのみにディジタル
データを書き込ませる。
When the register data CR is "1", only the frame buffer for the R signal is used, when the CR is "2", only the frame buffer for the G signal is used, and when the CR is "3", the B signal is used. Only the designated frame buffer is designated, and the digital data is written into only one designated frame buffer.

【0034】制御装置42はコントロールレジスタ44
の出力レジスタデータCRを制御すると同時に、対物レ
ンズ電流を制御する。すなわち、レジスタデータCRが
“0”のときは対物レンズ励磁電流をジャストフォーカ
ス時の値とし、レジスタデータCRが“1”のときは強
励磁電流値とし、レジスタデータCRが“2”のときは
ジャストフォーカス時の励磁電流の値とし、更にレジス
タデータCRが“3”のときは弱励磁電流値とする。
The controller 42 has a control register 44.
The output register data CR is controlled and the objective lens current is controlled at the same time. That is, when the register data CR is "0", the objective lens exciting current is the value at the time of just focus, when the register data CR is "1", it is the strong exciting current value, and when the register data CR is "2". The value of the exciting current at the time of just focus is set, and when the register data CR is "3", the weak exciting current value is set.

【0035】従って、以上のレジスタデータCRの値
と、データが格納されるフレームバッファと、対物レン
ズ励磁電流とをまとめると次表に示す如くになる。
Therefore, the values of the register data CR, the frame buffer for storing the data, and the objective lens exciting current are summarized as shown in the following table.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】カラーフレームメモリ104の3つのフレ
ームバッファから夫々読み出された各原色用のディジタ
ルデータは、画像処理回路106に供給され、ここで合
成され、かつ、アナログ信号に変換された後、映像表示
に必要な同期信号等を付加されて合成画像信号に変換さ
れる。この合成画像信号はカラー映像信号(三原色信号
又は複合映像信号)であり、カラーディスプレイ装置1
07に供給されてカラー画像表示される。この表示カラ
ー画像(前記SEM像)は静止画像である。
Digital data for each primary color read out from each of the three frame buffers of the color frame memory 104 is supplied to the image processing circuit 106, where it is synthesized and converted into an analog signal, after which the image is displayed. A sync signal and the like necessary for display are added and converted into a composite image signal. This composite image signal is a color video signal (three primary color signal or composite video signal), and the color display device 1
07, and a color image is displayed. This display color image (the SEM image) is a still image.

【0038】本実施例では、外部より通常の表示モード
と対物レンズアライメント調整モードのうち任意の一方
を選択することができる。対物レンズアライメント調整
モードを選択すると、制御装置42の指令の下、図5に
示す如きフローチャートに従った動作が行なわれる。
In this embodiment, it is possible to externally select any one of a normal display mode and an objective lens alignment adjustment mode. When the objective lens alignment adjustment mode is selected, the operation according to the flowchart shown in FIG. 5 is performed under the command of the control device 42.

【0039】すなわち、まず2ビットのレジスタデータ
CRの値を“1”とし(ステップ51)、続いてカラー
ディスプレイ装置107に表示されているSEM像が整
定しているか否か判定され(ステップ52)、整定して
いる場合はSEM像の色にじみが最小か否か人間の目で
判定され(ステップ53)、色にじみが最小でないと
き、又はステップ52でSEM像が整定していないと判
定されたときはCR値に応じた対物レンズ励磁電流が設
定される(ステップ54)。最初のCR値は“1”であ
るから、ここでは前記表より対物レンズ励磁電流は強励
磁電流とされる。
That is, first, the value of the 2-bit register data CR is set to "1" (step 51), and then it is determined whether the SEM image displayed on the color display device 107 is settled (step 52). If it is settled, it is judged by the human eye whether or not the color blur of the SEM image is the minimum (step 53). If the color blur is not the minimum, it is judged that the SEM image is not settled in the step 52. At this time, the objective lens exciting current is set according to the CR value (step 54). Since the initial CR value is "1", the objective lens exciting current is a strong exciting current from the above table.

【0040】続いて、A/D変換器41からのディジタ
ル信号データ(SEM像データ)が、CR値に応じたフ
レームバッファ(ここではCR=1なので、R信号用フ
レームバッファ)に格納された後(ステップ55)、C
R値が次の値“2”に更新され(ステップ56)、更に
対物レンズアライメントコイル6への補正電流が変更さ
れる(ステップ57)。
Next, after the digital signal data (SEM image data) from the A / D converter 41 is stored in the frame buffer corresponding to the CR value (here, CR = 1, the R signal frame buffer). (Step 55), C
The R value is updated to the next value "2" (step 56), and the correction current to the objective lens alignment coil 6 is changed (step 57).

【0041】引続いて、再びステップ52に戻り、カラ
ーディスプレイ装置107の表示カラーSEM像が整定
しているか否か目視判断により判定され、対物レンズア
ライメントがまだずれているときはこのときのSEM像
も整定しないからステップ53で色にじみが最小か否か
判定される。
Then, the process returns to step 52 again, and it is judged by visual judgment whether or not the display color SEM image of the color display device 107 is settled. If the objective lens alignment is still misaligned, the SEM image at this time is determined. Is not settled, it is determined in step 53 whether color fringing is minimum.

【0042】以下、上記と同様にして、ステップ54〜
57,52,53の処理が繰り返され、SEM像の1フ
レームスキャンが終了する毎に、レジスタデータCRの
値が“1”→“2”→“3”→“1”→…とサイクリッ
クに変化し、対物レンズ3の励磁電流がCR値の変化に
同期して“強励磁”→“ジャストフォーカス”→“弱励
磁”→“強励磁”→…というように変化し、そのときの
SEM像データがR信号用→G信号用→B信号用→R信
号用…という順序でカラーフレーム104内の3つのフ
レームバッファの1つにサイクリックに切換えられて格
納される。また、対物レンズアライメント補正電流も順
次変更されていく。
Thereafter, in the same manner as above, steps 54-
The processing of 57, 52, 53 is repeated, and every time one frame scan of the SEM image is completed, the value of the register data CR cyclically changes to “1” → “2” → “3” → “1” → ... Then, the exciting current of the objective lens 3 changes in the order of “strong excitation” → “just focus” → “weak excitation” → “strong excitation” → ... in synchronization with the change of CR value, and the SEM image at that time Data is cyclically switched and stored in one of the three frame buffers in the color frame 104 in the order of R signal → G signal → B signal → R signal. Further, the objective lens alignment correction current is also changed sequentially.

【0043】一方、3つのフレームバッファはレジスタ
データCRの値に関係なく、常時3つ同時に読み出しが
行なわれるため、カラーディスプレイ装置107には、
対物レンズ3の励磁電流が強励磁電流のときの赤色画
像、ジャストフォーカス時電流のときの緑色画像、弱励
磁電流のときの青色画像の計3つの電子光学系条件下で
の原色画像が合成表示される。
On the other hand, the three frame buffers are always read at the same time regardless of the value of the register data CR.
A red image when the exciting current of the objective lens 3 is a strong exciting current, a green image when the exciting current is a just focus current, and a blue image when the exciting current is a weak exciting current, a total of three primary color images under the conditions of the electron optical system are combined and displayed. To be done.

【0044】SEM像の大きさは強励磁電流のときが最
も大きく、弱励磁電流のときが最も小さくなるので、カ
ラーディスプレイ装置107の画面は周辺が赤っぽく見
え、中央付近が青っぽく見えるが、対物レンズアライメ
ントが正しい所では3つの原色画像の重なりにより白っ
ぽく見えることとなる。
Since the size of the SEM image is the largest when the strong excitation current is the smallest and the smallest when the weak excitation current is the smallest, the screen of the color display device 107 looks reddish at the periphery and bluish at the center. When the alignment of the objective lens is correct, the images of the three primary colors are overlapped with each other, so that the images look whitish.

【0045】このようにして、対物レンズアライメント
が正しい位置となると、表示SEM像が整定し、また表
示SEM像の色にじみが最小となるので、ステップ52
及び53を経由してステップ58へ進み、対物レンズ励
磁電流をジャストフォーカス値に保持した後、レジスタ
データCRの値を“0”として(ステップ59)、この
対物レンズアライメント調整モードを終了する。
In this way, when the objective lens alignment is at the correct position, the displayed SEM image is settled and the color blur of the displayed SEM image is minimized.
After passing through 53 and 53, the process proceeds to step 58, where the objective lens excitation current is held at the just focus value, the value of the register data CR is set to "0" (step 59), and this objective lens alignment adjustment mode is ended.

【0046】従って、その後は、通常の表示モードとな
り、対物レンズアライメントが正しく調整された状態
で、ジャストフォーカス時のSEM像データがカラーフ
レームメモリ104内の3つのフレームバッファに同時
に書き込まれ、同時に読み出されるため、輝度変調され
た白色のSEM像がカラーディスプレイ装置107に表
示される。
Therefore, after that, the normal display mode is set, and the SEM image data at the time of just focus is simultaneously written in the three frame buffers in the color frame memory 104 and read at the same time with the objective lens alignment properly adjusted. Therefore, a white SEM image whose brightness is modulated is displayed on the color display device 107.

【0047】このように本実施例によれば、対物レンズ
アライメントの状態を静止したSEM像の色にじみとし
て観測することができるため、従来に比べて容易に対物
レンズアライメント調整ができる。
As described above, according to this embodiment, the state of the objective lens alignment can be observed as a color blur of the stationary SEM image, so that the objective lens alignment can be adjusted more easily than in the conventional case.

【0048】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、電子ビームテスタに本発明を適用するこ
ともできる。この場合は、エネルギ分析器の分析グリッ
ドのグリッド電圧をSEM像の1フレームスキャン終了
毎に順次変化させると共に、各グリッド電圧下でのSE
M像データを3つのフレームバッファに順次切換格納
し、それによりカラーディスプレイ装置107に表示さ
れるカラーSEM像の色にじみが最小となるグリッド電
圧を選択する。これにより、分析グリッドによる電子ビ
ームの光軸と電子光学系の光軸とを夫々一致させること
ができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but the present invention can be applied to an electron beam tester. In this case, the grid voltage of the analysis grid of the energy analyzer is sequentially changed each time one frame scan of the SEM image is completed, and the SE under each grid voltage is changed.
The M image data is sequentially switched and stored in three frame buffers, and thereby the grid voltage that minimizes the color fringing of the color SEM image displayed on the color display device 107 is selected. Thereby, the optical axis of the electron beam by the analysis grid and the optical axis of the electron optical system can be made to coincide with each other.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、電子光学
系のアライメント調整を、従来のフォーカスウォブラに
よる画像の動的変化ではなく、静止画像の色にじみに基
づいて行なうようにしたため、従来に比べて熟練を要す
ることなく、容易に電子光学系のアライメント調整がで
きる等の特長を有するものである。
As described above, according to the present invention, the alignment adjustment of the electron optical system is performed on the basis of the color blur of the still image instead of the dynamic change of the image by the conventional focus wobbler. Compared with the prior art, it has a feature that alignment adjustment of the electron optical system can be easily performed without requiring skill.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理構成図である。FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

【図2】対物レンズアライメントが正しい場合の対物レ
ンズ励磁電流と像の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an objective lens exciting current and an image when the objective lens alignment is correct.

【図3】対物レンズアライメントがずれている場合の対
物レンズ励磁電流と像との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an objective lens exciting current and an image when the objective lens alignment is deviated.

【図4】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例の対物レンズアライメント調
整アルゴリズム説明用フローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining an objective lens alignment adjustment algorithm according to an embodiment of the present invention.

【図6】電子ビーム装置の一例の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an example of an electron beam apparatus.

【図7】従来の対物レンズアライメント調整アルゴリズ
ム説明用フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a conventional objective lens alignment adjustment algorithm.

【図8】電子ビームテスタの一例の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of an example of an electron beam tester.

【図9】分析グリッド電圧変化によるビームずれ発生の
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of occurrence of beam shift due to a change in analysis grid voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,101 対物レンズ 4,102 試料 5 二次電子検出器 6 対物レンズアライメントコイル 10 エネルギ分析器 11 分析グリッド 103 検出器 104 カラーフレームメモリ 105 制御手段 106 画像処理回路 107 カラーディスプレイ装置 3,101 Objective lens 4,102 samples 5 Secondary electron detector 6 Objective lens alignment coil 10 Energy analyzer 11 analysis grid 103 detector 104 color frame memory 105 control means 106 image processing circuit 107 color display device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電ビームを対物レンズ(101)を通
して試料(102)面上に集束照射することにより、該
試料(102)表面から放出される二次電子を検出する
検出器(103)と、 3原色の3枚のプレーンで構成されるカラーフレームメ
モリ(104)と、 互いに異なる3段階の電子光学系条件に順次切換えた
時、前記検出器(103)から順次取り出される該3段
階の電子光学系条件下での検出信号を、前記カラーフレ
ームメモリ(104)の3枚のプレーンのうち割当てら
れたプレーンに別々に格納させる制御手段(105)
と、 前記カラーフレームメモリ(104)の3枚のプレーン
から夫々取り出される信号を画像合成処理する画像処理
回路(106)と、 該画像処理回路(106)から取り出された合成画像信
号を表示するカラーディスプレイ装置(107)とを有
し、前記3種類の電子光学系条件の夫々における前記カ
ラーディスプレイ装置(107)の表示カラー画像から
電子光学系のアライメント調整を行なうことを特徴とす
る荷電ビーム装置。
1. A detector (103) for detecting secondary electrons emitted from the surface of a sample (102) by focusing and irradiating the surface of the sample (102) with a charged beam through an objective lens (101). A color frame memory (104) composed of three planes of three primary colors, and electron optics of three stages which are sequentially taken out from the detector (103) when sequentially switched to electron optics conditions of three stages different from each other. Control means (105) for separately storing detection signals under system conditions in assigned planes among the three planes of the color frame memory (104)
And an image processing circuit (106) for performing image synthesis processing on signals respectively taken out from the three planes of the color frame memory (104), and a color for displaying the synthesized image signal taken out from the image processing circuit (106). A charged beam apparatus comprising a display device (107), and performing alignment adjustment of the electron optical system from a display color image of the color display device (107) under each of the three types of electron optical system conditions.
【請求項2】 前記電子光学系条件は、前記対物レンズ
(101)の励磁電流であることを特徴とする請求項1
記載の荷電ビーム装置。
2. The electron optical system condition is an exciting current of the objective lens (101).
Charged beam device as described.
【請求項3】 前記電子光学系条件は、エネルギ分析器
(10)の分析グリッド(11)のグリッド電圧である
ことを特徴とする請求項1記載の荷電ビーム装置。
3. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the electron optical system condition is a grid voltage of an analysis grid (11) of an energy analyzer (10).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703537A (en) * 2011-07-20 2014-04-02 株式会社日立高新技术 Scanning electron microscope and scanning tunneling electron microscope
WO2019186938A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged-particle beam device

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JPWO2019186938A1 (en) * 2018-03-29 2021-02-25 株式会社日立ハイテク Charged particle beam device
US11183359B2 (en) 2018-03-29 2021-11-23 Hitachi High-Tech Corporation Charged particle beam apparatus

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