JPH05234555A - 電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法 - Google Patents
電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法Info
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- JPH05234555A JPH05234555A JP4031980A JP3198092A JPH05234555A JP H05234555 A JPH05234555 A JP H05234555A JP 4031980 A JP4031980 A JP 4031980A JP 3198092 A JP3198092 A JP 3198092A JP H05234555 A JPH05234555 A JP H05234555A
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- objective lens
- scanning
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/21—Means for adjusting the focus
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/21—Focus adjustment
- H01J2237/216—Automatic focusing methods
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動的に焦点合わせと非点補正とを精度良く
行うことができる電子ビーム装置における自動焦点合わ
せと非点補正方法を実現する。 【構成】 電子ビームの水平方向の２次元走査によって
得られた信号強度分布にピークが一つの場合、垂直方向
にラスター走査した結果得られた図７（ｂ）の分布か
ら、ピーク位置Ｐ2 を検出する。そして、このＰ2 と、
水平方向に２次元走査したときのピーク位置Ｐ1 とか
ら、Ｐ0 ＝（Ｐ1 ＋Ｐ２）／２を演算して求め、このＰ
0 の値に対物レンズの励磁強度を設定する。このように
して、試料の表面状態などにより、水平方向の電子ビー
ムの２次元走査で２つのピークが得られなかった場合で
も、正確に最小錯乱円の位置に電子ビームの焦点を合わ
せることができる。この焦点合わせが終了した後、前記
したと同様な自動的な非点補正動作が行われる。
行うことができる電子ビーム装置における自動焦点合わ
せと非点補正方法を実現する。 【構成】 電子ビームの水平方向の２次元走査によって
得られた信号強度分布にピークが一つの場合、垂直方向
にラスター走査した結果得られた図７（ｂ）の分布か
ら、ピーク位置Ｐ2 を検出する。そして、このＰ2 と、
水平方向に２次元走査したときのピーク位置Ｐ1 とか
ら、Ｐ0 ＝（Ｐ1 ＋Ｐ２）／２を演算して求め、このＰ
0 の値に対物レンズの励磁強度を設定する。このように
して、試料の表面状態などにより、水平方向の電子ビー
ムの２次元走査で２つのピークが得られなかった場合で
も、正確に最小錯乱円の位置に電子ビームの焦点を合わ
せることができる。この焦点合わせが終了した後、前記
したと同様な自動的な非点補正動作が行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査電子顕微鏡などの
電子ビーム装置において、焦点合わせと非点収差補正を
自動的に行うことができる電子ビーム装置における自動
焦点合わせと非点収差補正方法に関する。
電子ビーム装置において、焦点合わせと非点収差補正を
自動的に行うことができる電子ビーム装置における自動
焦点合わせと非点収差補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡などの電子ビーム装置
で、焦点合わせと非点補正を自動的に組み合わせる動作
としては、まず、自動焦点合わせを動作させて最小錯乱
円位置に焦点を合わせ、その後、非点補正の動作を行う
ようにしている。この最小錯乱円位置に焦点を合わせる
ためには、まず、対物レンズあるいは対物レンズの補助
レンズにステップ状に励磁電流を流し、この１ステップ
ごとに焦点をずらした電子ビームで試料面上を２次元走
査する。この２次元走査の間、試料から得られた２次電
子あるいは反射電子を検出し、１画面分の検出信号を積
分器で積分する。各ステップごとに得られた積分値か
ら、図１に示す信号分布曲線が得られる。図１の横軸は
対物レンズの励磁強度、縦軸は積分値である。この分布
曲線のピーク位置が最小錯乱円位置であることが知られ
ており、このピークが得られたときの励磁強度となるよ
うに対物レンズが制御される。その後、自動的な非点補
正動作が行われ、そして、２回目の自動焦点合わせが行
われる。図２はこのような焦点合わせと非点補正動作の
基本フローを示している。
で、焦点合わせと非点補正を自動的に組み合わせる動作
としては、まず、自動焦点合わせを動作させて最小錯乱
円位置に焦点を合わせ、その後、非点補正の動作を行う
ようにしている。この最小錯乱円位置に焦点を合わせる
ためには、まず、対物レンズあるいは対物レンズの補助
レンズにステップ状に励磁電流を流し、この１ステップ
ごとに焦点をずらした電子ビームで試料面上を２次元走
査する。この２次元走査の間、試料から得られた２次電
子あるいは反射電子を検出し、１画面分の検出信号を積
分器で積分する。各ステップごとに得られた積分値か
ら、図１に示す信号分布曲線が得られる。図１の横軸は
対物レンズの励磁強度、縦軸は積分値である。この分布
曲線のピーク位置が最小錯乱円位置であることが知られ
ており、このピークが得られたときの励磁強度となるよ
うに対物レンズが制御される。その後、自動的な非点補
正動作が行われ、そして、２回目の自動焦点合わせが行
われる。図２はこのような焦点合わせと非点補正動作の
基本フローを示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電子ビームに非点が存
在する場合には、上記信号分布曲線は図３に示すように
ピークが２つ現れる。この場合、最小錯乱円位置は２つ
のピークＰ1 ，Ｐ2 の中間位置であることが知られてい
るが、２つのピーク高さの差が大きい場合には、制御系
が最大ピーク位置（Ｐ1 ）を最小錯乱円位置として誤っ
て検出する場合がある。その場合には、最小錯乱円位置
ではない、例えば、上焦点の位置に焦点が合い、そこで
非点の補正動作が行われると非点補正が精度良く行えな
い。
在する場合には、上記信号分布曲線は図３に示すように
ピークが２つ現れる。この場合、最小錯乱円位置は２つ
のピークＰ1 ，Ｐ2 の中間位置であることが知られてい
るが、２つのピーク高さの差が大きい場合には、制御系
が最大ピーク位置（Ｐ1 ）を最小錯乱円位置として誤っ
て検出する場合がある。その場合には、最小錯乱円位置
ではない、例えば、上焦点の位置に焦点が合い、そこで
非点の補正動作が行われると非点補正が精度良く行えな
い。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、自動的に焦点合わせと非点補正と
を精度良く行うことができる電子ビーム装置における自
動焦点合わせと非点補正方法を実現するにある。
もので、その目的は、自動的に焦点合わせと非点補正と
を精度良く行うことができる電子ビーム装置における自
動焦点合わせと非点補正方法を実現するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく電子ビー
ム装置における自動焦点合わせと非点補正方法は、試料
上に照射される電子ビームを細く集束するための対物レ
ンズと、電子ビームを試料上でＸ方向とＹ方向へ２次元
的に走査するための偏向手段と、電子ビーム通路に配置
された非点補正装置とを備えた電子ビーム装置におい
て、試料上で水平方向に電子ビームを走査しその水平走
査ラインを垂直方向に移動させて試料を２次元走査し、
この２次元走査によって得られた検出信号を積分するス
テップ、この電子ビーム走査を対物レンズの励磁強度を
変化させながら多数回行うステップ、対物レンズの励磁
強度の変化に伴う検出信号の積分値の変化曲線を求める
ステップ、この変化曲線中に２つのピークがある場合に
は、２つのピークの中間位置の励磁強度に対物レンズを
調整し、その後非点補正動作を行うステップ、この変化
曲線中から１つのピークしか得られない場合には、試料
上で垂直方向に電子ビームを走査しその垂直走査ライン
を水平方向に移動させて試料を２次元走査し、この２次
元走査によって得られた検出信号を積分すると共に、こ
の電子ビーム走査を対物レンズの励磁強度を変化させな
がら多数回行い、対物レンズの励磁強度の変化に伴う検
出信号の積分値の変化曲線を求め、この変化曲線と既に
得られている１回目の電子ビームの２次元走査に基づく
変化曲線のそれぞれのピークの中間位置の励磁強度に対
物レンズを調整し、その後非点補正動作を行うステップ
より成ることを特徴としている。
ム装置における自動焦点合わせと非点補正方法は、試料
上に照射される電子ビームを細く集束するための対物レ
ンズと、電子ビームを試料上でＸ方向とＹ方向へ２次元
的に走査するための偏向手段と、電子ビーム通路に配置
された非点補正装置とを備えた電子ビーム装置におい
て、試料上で水平方向に電子ビームを走査しその水平走
査ラインを垂直方向に移動させて試料を２次元走査し、
この２次元走査によって得られた検出信号を積分するス
テップ、この電子ビーム走査を対物レンズの励磁強度を
変化させながら多数回行うステップ、対物レンズの励磁
強度の変化に伴う検出信号の積分値の変化曲線を求める
ステップ、この変化曲線中に２つのピークがある場合に
は、２つのピークの中間位置の励磁強度に対物レンズを
調整し、その後非点補正動作を行うステップ、この変化
曲線中から１つのピークしか得られない場合には、試料
上で垂直方向に電子ビームを走査しその垂直走査ライン
を水平方向に移動させて試料を２次元走査し、この２次
元走査によって得られた検出信号を積分すると共に、こ
の電子ビーム走査を対物レンズの励磁強度を変化させな
がら多数回行い、対物レンズの励磁強度の変化に伴う検
出信号の積分値の変化曲線を求め、この変化曲線と既に
得られている１回目の電子ビームの２次元走査に基づく
変化曲線のそれぞれのピークの中間位置の励磁強度に対
物レンズを調整し、その後非点補正動作を行うステップ
より成ることを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明に基づく電子ビーム装置における自動焦
点合わせと非点補正方法は、試料上で水平方向に電子ビ
ームを走査しその水平走査ラインを垂直方向に移動させ
て試料を２次元走査すると共に、対物レンズの励磁強度
をステップ状に変化させ、その変化に伴う２次電子検出
信号などの積分値の変化曲線中から１つのピークしか得
られない場合には、試料上で垂直方向に電子ビームを走
査しその垂直走査ラインを水平方向に移動させて試料を
２次元走査し、この２次元走査によって得られた信号を
積分すると共に、この電子ビーム走査を対物レンズの励
磁強度を変化させながら多数回行い、対物レンズの励磁
強度の変化に伴う積分値の変化曲線を求め、この変化曲
線と既に得られている１回目の電子ビームの２次元走査
に基づく変化曲線のそれぞれのピークの中間位置の励磁
強度に対物レンズを調整し、その後非点補正動作を行
う。
点合わせと非点補正方法は、試料上で水平方向に電子ビ
ームを走査しその水平走査ラインを垂直方向に移動させ
て試料を２次元走査すると共に、対物レンズの励磁強度
をステップ状に変化させ、その変化に伴う２次電子検出
信号などの積分値の変化曲線中から１つのピークしか得
られない場合には、試料上で垂直方向に電子ビームを走
査しその垂直走査ラインを水平方向に移動させて試料を
２次元走査し、この２次元走査によって得られた信号を
積分すると共に、この電子ビーム走査を対物レンズの励
磁強度を変化させながら多数回行い、対物レンズの励磁
強度の変化に伴う積分値の変化曲線を求め、この変化曲
線と既に得られている１回目の電子ビームの２次元走査
に基づく変化曲線のそれぞれのピークの中間位置の励磁
強度に対物レンズを調整し、その後非点補正動作を行
う。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図４は、本発明に基づく非点補正方法を実
施するための走査電子顕微鏡を示しており、１は走査電
子顕微鏡の電子銃である。電子銃１から発生した電子ビ
ームＥＢは、対物レンズ２と対物レンズ３によって試料
４上に細く集束される。５は偏向コイルであり、走査信
号発生回路６からの走査信号に応じて電子ビームＥＢを
試料４上で走査する。７はＸ方向の非点補正コイル、８
はＹの非点補正コイルであり、Ｘの非点補正コイル７
は、コイル駆動部９によって駆動され、Ｘのコイル駆動
部９には、レジスタ１０に設定されたＸ非点補正値デー
タがＤＡ変換器１２を介して供給される。Ｙの非点補正
コイル８は、コイル駆動部１３によって駆動され、Ｙ方
向のコイル駆動部１３には、レジスタ１４に設定された
Ｙ非点補正値データがＤＡ変換器１５を介して供給され
る。対物レンズ３は駆動部１６によって駆動されるが、
この駆動部１６にはレジスタ１７に設定された対物レン
ズ電流値データがＤＡ変換器１８を介して供給される。
１９は試料４への電子ビームの照射によって発生した２
次電子を検出する検出器であり、検出器１９の検出信号
はフィルタ回路２０，絶対値回路２１を介して積分器２
２に供給される。積分器２２の積分値は、ＡＤ変換器２
３を介してメモリ２４に供給され記憶される。ＣＰＵ２
６は、メモリ２４に記憶された信号から信号強度分布を
つくり、ピーク値を検出する。制御回路２６は走査信号
発生回路６，積分器２２などを制御すると共に、データ
メモリ２７の値を読みだし、レジスタ１０，１４に非点
補正値データをセットしたり、レジスタ１７に対物レン
ズ電流値データをセットする。
に説明する。図４は、本発明に基づく非点補正方法を実
施するための走査電子顕微鏡を示しており、１は走査電
子顕微鏡の電子銃である。電子銃１から発生した電子ビ
ームＥＢは、対物レンズ２と対物レンズ３によって試料
４上に細く集束される。５は偏向コイルであり、走査信
号発生回路６からの走査信号に応じて電子ビームＥＢを
試料４上で走査する。７はＸ方向の非点補正コイル、８
はＹの非点補正コイルであり、Ｘの非点補正コイル７
は、コイル駆動部９によって駆動され、Ｘのコイル駆動
部９には、レジスタ１０に設定されたＸ非点補正値デー
タがＤＡ変換器１２を介して供給される。Ｙの非点補正
コイル８は、コイル駆動部１３によって駆動され、Ｙ方
向のコイル駆動部１３には、レジスタ１４に設定された
Ｙ非点補正値データがＤＡ変換器１５を介して供給され
る。対物レンズ３は駆動部１６によって駆動されるが、
この駆動部１６にはレジスタ１７に設定された対物レン
ズ電流値データがＤＡ変換器１８を介して供給される。
１９は試料４への電子ビームの照射によって発生した２
次電子を検出する検出器であり、検出器１９の検出信号
はフィルタ回路２０，絶対値回路２１を介して積分器２
２に供給される。積分器２２の積分値は、ＡＤ変換器２
３を介してメモリ２４に供給され記憶される。ＣＰＵ２
６は、メモリ２４に記憶された信号から信号強度分布を
つくり、ピーク値を検出する。制御回路２６は走査信号
発生回路６，積分器２２などを制御すると共に、データ
メモリ２７の値を読みだし、レジスタ１０，１４に非点
補正値データをセットしたり、レジスタ１７に対物レン
ズ電流値データをセットする。
【０００８】図５は、図４の実施例における偏向コイル
５と走査信号発生回路６の詳細を示している。偏向コイ
ル５は水平偏向コイル５ｘと垂直方向の偏向コイル５ｙ
とより成り、また、走査信号発生回路６は、水平方向と
垂直方向の走査信号発生回路２８，２９と、増幅器３
０，３１，３２，３３、および、スイッチ３４，３５よ
り構成されている。スイッチ３４は、偏向コイル５ｘへ
水平走査信号と垂直走査信号のいずれかを切り換えて供
給する。スイッチ３５は、偏向コイル５ｙへ水平走査信
号と垂直走査信号のいずれかを切り換えて供給する。次
に図４，図５に示した構成の動作を説明する。
５と走査信号発生回路６の詳細を示している。偏向コイ
ル５は水平偏向コイル５ｘと垂直方向の偏向コイル５ｙ
とより成り、また、走査信号発生回路６は、水平方向と
垂直方向の走査信号発生回路２８，２９と、増幅器３
０，３１，３２，３３、および、スイッチ３４，３５よ
り構成されている。スイッチ３４は、偏向コイル５ｘへ
水平走査信号と垂直走査信号のいずれかを切り換えて供
給する。スイッチ３５は、偏向コイル５ｙへ水平走査信
号と垂直走査信号のいずれかを切り換えて供給する。次
に図４，図５に示した構成の動作を説明する。
【０００９】通常の試料４の２次電子像を得る場合に
は、対物レンズ２と対物レンズ３によって電子ビームＥ
Ｂを試料４上で細く集束すると共に、走査信号発生回路
６から偏向コイル５に２次元的に電子ビームを走査する
信号を供給し、そして、２次電子検出器１９からの検出
信号を図示していない陰極線管に供給する。通常、偏向
コイルへの走査信号は、図５のスイッチが実線のように
接続され、水平走査信号発生回路２８からの水平走査信
号が水平偏向コイル５ｘに、垂直走査信号発生回路２９
からの垂直走査信号が垂直偏向コイル５ｙに供給されて
いる。そして、試料４は、水平方向に電子ビームによっ
てラスター走査され、そのラスター走査位置は垂直方向
に順次移動される。
は、対物レンズ２と対物レンズ３によって電子ビームＥ
Ｂを試料４上で細く集束すると共に、走査信号発生回路
６から偏向コイル５に２次元的に電子ビームを走査する
信号を供給し、そして、２次電子検出器１９からの検出
信号を図示していない陰極線管に供給する。通常、偏向
コイルへの走査信号は、図５のスイッチが実線のように
接続され、水平走査信号発生回路２８からの水平走査信
号が水平偏向コイル５ｘに、垂直走査信号発生回路２９
からの垂直走査信号が垂直偏向コイル５ｙに供給されて
いる。そして、試料４は、水平方向に電子ビームによっ
てラスター走査され、そのラスター走査位置は垂直方向
に順次移動される。
【００１０】さて、次に電子ビームの焦点合わせ動作に
ついて説明する。まず、対物レンズ３の励磁強度を微小
ステップで変化させ、各励磁強度ごとに試料４上の所定
領域の電子ビームによる走査を行う。この場合、制御回
路２６からレジスタ１７にセットされた対物レンズ電流
値を微小ステップで変化させ、各対物レンズ電流値ごと
に１回の所定２次元走査が行われるよう制御回路２６は
走査信号発生回路６を制御する。
ついて説明する。まず、対物レンズ３の励磁強度を微小
ステップで変化させ、各励磁強度ごとに試料４上の所定
領域の電子ビームによる走査を行う。この場合、制御回
路２６からレジスタ１７にセットされた対物レンズ電流
値を微小ステップで変化させ、各対物レンズ電流値ごと
に１回の所定２次元走査が行われるよう制御回路２６は
走査信号発生回路６を制御する。
【００１１】試料４への電子ビームＥＢの照射によって
発生した２次電子は、検出器１９によって検出され、フ
ィルター回路２０，絶対値回路２１を介して積分器２２
に供給されるが、積分器２２は、電子ビームの１回の２
次元走査の間検出信号を積分する。１回の電子ビームの
２次元走査が終了した後、積分器２２において積分され
た値はメモリ２４に供給され、そのときの対物レンズ３
の励磁強度に応じて記憶される。このような電子ビーム
の２次元的走査と２次電子検出信号の積分を対物レンズ
３の各励磁強度ごとに行うと、非点が存在する場合、Ｃ
ＰＵ２６は図６に示すような信号強度分布を得る。この
図６において横軸は対物レンズの励磁強度、縦軸は積分
値である。
発生した２次電子は、検出器１９によって検出され、フ
ィルター回路２０，絶対値回路２１を介して積分器２２
に供給されるが、積分器２２は、電子ビームの１回の２
次元走査の間検出信号を積分する。１回の電子ビームの
２次元走査が終了した後、積分器２２において積分され
た値はメモリ２４に供給され、そのときの対物レンズ３
の励磁強度に応じて記憶される。このような電子ビーム
の２次元的走査と２次電子検出信号の積分を対物レンズ
３の各励磁強度ごとに行うと、非点が存在する場合、Ｃ
ＰＵ２６は図６に示すような信号強度分布を得る。この
図６において横軸は対物レンズの励磁強度、縦軸は積分
値である。
【００１２】ＣＰＵ２６は、求めた信号強度分布で２つ
のピークを検出した場合、その２つのピーク位置の中間
位置の対物レンズの励磁強度を求める。ＣＰＵ２６は、
その励磁強度に対応した値をレジスタ１７にセットする
ことから、対物レンズ３は、試料上で電子ビームの最小
錯乱円が形成される励磁強度となり、第１回目の焦点合
わせ動作が終了する。その後、良く知られた自動非点補
正動作が行われる。すなわち、まず、レジスタ１０にデ
ータメモリ２７に記憶されたＸ方向の非点補正コイル７
へ供給する複数の非点補正値を与えると共に、各非点補
正値ごとに電子ビームを走査し、この走査に応じて得ら
れた２次電子を検出し、各非点補正値ごとの検出信号を
積分する。このような動作により、各非点補正値に対し
ての信号の積分値曲線が得られる。この積分値曲線のピ
ークのときの非点補正値をレジスタ１０にセットするこ
とにより、Ｘ方向の非点補正が行われる。同様に、レジ
スタ１４にデータメモリ２７に記憶されたＹ方向の非点
補正コイル８へ供給する複数の非点補正値を与えると共
に、各非点補正値ごとに電子ビームを走査し、この走査
に応じて得られた２次電子を検出し、各非点補正値ごと
の検出信号を積分する。このような動作により、各非点
補正値に対しての信号の積分値曲線が得られる。この積
分値曲線のピークのときの非点補正値をレジスタ１４に
セットすることにより、Ｙ方向の非点補正が行われる。
のピークを検出した場合、その２つのピーク位置の中間
位置の対物レンズの励磁強度を求める。ＣＰＵ２６は、
その励磁強度に対応した値をレジスタ１７にセットする
ことから、対物レンズ３は、試料上で電子ビームの最小
錯乱円が形成される励磁強度となり、第１回目の焦点合
わせ動作が終了する。その後、良く知られた自動非点補
正動作が行われる。すなわち、まず、レジスタ１０にデ
ータメモリ２７に記憶されたＸ方向の非点補正コイル７
へ供給する複数の非点補正値を与えると共に、各非点補
正値ごとに電子ビームを走査し、この走査に応じて得ら
れた２次電子を検出し、各非点補正値ごとの検出信号を
積分する。このような動作により、各非点補正値に対し
ての信号の積分値曲線が得られる。この積分値曲線のピ
ークのときの非点補正値をレジスタ１０にセットするこ
とにより、Ｘ方向の非点補正が行われる。同様に、レジ
スタ１４にデータメモリ２７に記憶されたＹ方向の非点
補正コイル８へ供給する複数の非点補正値を与えると共
に、各非点補正値ごとに電子ビームを走査し、この走査
に応じて得られた２次電子を検出し、各非点補正値ごと
の検出信号を積分する。このような動作により、各非点
補正値に対しての信号の積分値曲線が得られる。この積
分値曲線のピークのときの非点補正値をレジスタ１４に
セットすることにより、Ｙ方向の非点補正が行われる。
【００１３】ここで、図６に示した対物レンズの各励磁
強度に対する２次電子検出信号の積分値曲線から、ピー
クを検出する際のピークとノイズを区別する一例を説明
する。まず、図６において、ａは積分値曲線のうち、最
も小さい値、ｂは積分値曲線のうちで最も大きな値、ｃ
は積分値曲線のうちで２番目に大きい値、ｄはａとｃの
間の最小積分値、ｅは最大積分値ｂが得られたときの励
磁強度、ｆは２番目に大きい積分値ｃが得られたときの
励磁強度、ｇはａとｃの間の最小積分値が得られたとき
の励磁強度である。
強度に対する２次電子検出信号の積分値曲線から、ピー
クを検出する際のピークとノイズを区別する一例を説明
する。まず、図６において、ａは積分値曲線のうち、最
も小さい値、ｂは積分値曲線のうちで最も大きな値、ｃ
は積分値曲線のうちで２番目に大きい値、ｄはａとｃの
間の最小積分値、ｅは最大積分値ｂが得られたときの励
磁強度、ｆは２番目に大きい積分値ｃが得られたときの
励磁強度、ｇはａとｃの間の最小積分値が得られたとき
の励磁強度である。
【００１４】この図６の場合、ノイズと区別してピーク
が２つとして検出する条件は次の３つである。（１）信
号強度 ａ＜ｂ＞ｄ＜ｃ＞ａ （２）サンプリング点数 ｅ−ｇ≧２点 ｆ−ｇ≧２点 （３）信号強度の比 （ｂ−ｄ）＞（ｃ−ｄ）の場合、（ｃ−ｄ）／（ｂ−
ｄ）＞Ｒ （ｂ−ｄ）＜（ｃ−ｄ）の場合、（ｂ−ｄ）／（ｃ−
ｄ）＞Ｒ ここでＲはしきい値を表わしており、その値としては例
えば０．６が選ばれている。
が２つとして検出する条件は次の３つである。（１）信
号強度 ａ＜ｂ＞ｄ＜ｃ＞ａ （２）サンプリング点数 ｅ−ｇ≧２点 ｆ−ｇ≧２点 （３）信号強度の比 （ｂ−ｄ）＞（ｃ−ｄ）の場合、（ｃ−ｄ）／（ｂ−
ｄ）＞Ｒ （ｂ−ｄ）＜（ｃ−ｄ）の場合、（ｂ−ｄ）／（ｃ−
ｄ）＞Ｒ ここでＲはしきい値を表わしており、その値としては例
えば０．６が選ばれている。
【００１５】この３つの条件を満たしている場合、最小
錯乱円の位置を（ｅ＋ｇ）／２から求める。次に、上記
した条件に適合しない場合、あるいは、信号強度分布に
ピークが一つの場合、最小錯乱円位置の検出は次のよう
に行う。図７（ａ）は、図５の走査信号発生回路６にお
いて、水平走査信号発生回路２８からの走査信号が水平
偏向コイル５ｘに供給され、走査信号発生回路２９から
の走査信号が垂直偏向コイル５ｙに供給された場合に得
られた積分値の信号強度分布である。この分布から、Ｃ
ＰＵ２６はピークが一つ（Ｐ1 ）として検出すると、Ｃ
ＰＵ２６は、スイッチ３４，３５を図中点線のように切
り換え、水平走査信号を垂直偏向コイル５ｙに、垂直走
査信号信号を水平偏向コイル５ｘに供給する。その結
果、試料上で電子ビームは垂直方向にラスター走査さ
れ、そのラスターの位置は水平方向に移動させられる。
このような２次元走査の都度、２次電子検出信号を積分
器２２によって積分すると共に、対物レンズ３の励磁強
度をステップ状に変化させると、ＣＰＵ２６には図７
（ｂ）に示す信号強度分布が得られる。ＣＰＵ２６は、
この垂直方向にラスター走査した結果得られた図７
（ｂ）の分布から、最大積分値が得られたときのピーク
位置Ｐ2 を検出する。ＣＰＵ２６は、水平方向に２次元
走査したときのピーク位置Ｐ1 と、垂直方向に２次元走
査したときのピーク位置Ｐ2 とから、Ｐ0 ＝（Ｐ1 ＋Ｐ
2 ）／２を演算して求め、このＰ0 の値に対物レンズ３
の励磁強度を設定する。このようにして、試料の表面状
態などにより、水平方向の電子ビームの２次元走査で２
つのピークが得られなかった場合でも、正確に最小錯乱
円の位置に電子ビームの焦点を合わせることができる。
この焦点合わせが終了した後、前記したと同様な自動的
な非点補正動作が行われる。
錯乱円の位置を（ｅ＋ｇ）／２から求める。次に、上記
した条件に適合しない場合、あるいは、信号強度分布に
ピークが一つの場合、最小錯乱円位置の検出は次のよう
に行う。図７（ａ）は、図５の走査信号発生回路６にお
いて、水平走査信号発生回路２８からの走査信号が水平
偏向コイル５ｘに供給され、走査信号発生回路２９から
の走査信号が垂直偏向コイル５ｙに供給された場合に得
られた積分値の信号強度分布である。この分布から、Ｃ
ＰＵ２６はピークが一つ（Ｐ1 ）として検出すると、Ｃ
ＰＵ２６は、スイッチ３４，３５を図中点線のように切
り換え、水平走査信号を垂直偏向コイル５ｙに、垂直走
査信号信号を水平偏向コイル５ｘに供給する。その結
果、試料上で電子ビームは垂直方向にラスター走査さ
れ、そのラスターの位置は水平方向に移動させられる。
このような２次元走査の都度、２次電子検出信号を積分
器２２によって積分すると共に、対物レンズ３の励磁強
度をステップ状に変化させると、ＣＰＵ２６には図７
（ｂ）に示す信号強度分布が得られる。ＣＰＵ２６は、
この垂直方向にラスター走査した結果得られた図７
（ｂ）の分布から、最大積分値が得られたときのピーク
位置Ｐ2 を検出する。ＣＰＵ２６は、水平方向に２次元
走査したときのピーク位置Ｐ1 と、垂直方向に２次元走
査したときのピーク位置Ｐ2 とから、Ｐ0 ＝（Ｐ1 ＋Ｐ
2 ）／２を演算して求め、このＰ0 の値に対物レンズ３
の励磁強度を設定する。このようにして、試料の表面状
態などにより、水平方向の電子ビームの２次元走査で２
つのピークが得られなかった場合でも、正確に最小錯乱
円の位置に電子ビームの焦点を合わせることができる。
この焦点合わせが終了した後、前記したと同様な自動的
な非点補正動作が行われる。
【００１６】図８は、上述した自動焦点合わせと自動非
点補正動作のフローを示している。なお、第２回目の自
動焦点合わせは、非点補正が行われた後であるため、水
平か垂直のいずれかにラスター走査を行いながら試料上
を２次元走査すれば良い。
点補正動作のフローを示している。なお、第２回目の自
動焦点合わせは、非点補正が行われた後であるため、水
平か垂直のいずれかにラスター走査を行いながら試料上
を２次元走査すれば良い。
【００１７】以上本発明の実施例を詳述したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検出
するようにしたが、反射電子などを検出するようにして
も良い。また、自動焦点合わせの動作の際、対物レンズ
の励磁強度を変化させたが、対物レンズの補助レンズを
用い、この補助レンズの励磁強度を変化させるようにし
ても良い。
はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検出
するようにしたが、反射電子などを検出するようにして
も良い。また、自動焦点合わせの動作の際、対物レンズ
の励磁強度を変化させたが、対物レンズの補助レンズを
用い、この補助レンズの励磁強度を変化させるようにし
ても良い。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、電子ビーム装置に
おける自動焦点合わせと非点補正方法は、試料上で水平
方向に電子ビームを走査しその水平走査ラインを垂直方
向に移動させて試料を２次元走査すると共に、対物レン
ズの励磁強度をステップ状に変化させ、その変化に伴う
２次電子検出信号などの積分値の変化曲線中から１つの
ピークしか得られない場合には、試料上で垂直方向に電
子ビームを走査しその垂直走査ラインを水平方向に移動
させて試料を２次元走査し、この２次元走査によって得
られた信号を積分すると共に、この電子ビーム走査を対
物レンズの励磁強度を変化させながら多数回行い、対物
レンズの励磁強度の変化に伴う積分値の変化曲線を求
め、この変化曲線と既に得られている１回目の電子ビー
ムの２次元走査に基づく変化曲線のそれぞれのピークの
中間位置の励磁強度に対物レンズを調整し、その後非点
補正動作を行うようにしたので、自動的に焦点合わせと
非点補正とを精度良く行うことができる。
おける自動焦点合わせと非点補正方法は、試料上で水平
方向に電子ビームを走査しその水平走査ラインを垂直方
向に移動させて試料を２次元走査すると共に、対物レン
ズの励磁強度をステップ状に変化させ、その変化に伴う
２次電子検出信号などの積分値の変化曲線中から１つの
ピークしか得られない場合には、試料上で垂直方向に電
子ビームを走査しその垂直走査ラインを水平方向に移動
させて試料を２次元走査し、この２次元走査によって得
られた信号を積分すると共に、この電子ビーム走査を対
物レンズの励磁強度を変化させながら多数回行い、対物
レンズの励磁強度の変化に伴う積分値の変化曲線を求
め、この変化曲線と既に得られている１回目の電子ビー
ムの２次元走査に基づく変化曲線のそれぞれのピークの
中間位置の励磁強度に対物レンズを調整し、その後非点
補正動作を行うようにしたので、自動的に焦点合わせと
非点補正とを精度良く行うことができる。
【図１】対物レンズのステップ状変化に伴う２次電子検
出信号の積分値変化を示す図である。
出信号の積分値変化を示す図である。
【図２】焦点合わせと非点補正動作の基本フローを示す
図である。
図である。
【図３】電子ビームに非点が存在する場合の対物レンズ
のステップ状変化に伴う２次電子検出信号の積分値変化
を示す図である。
のステップ状変化に伴う２次電子検出信号の積分値変化
を示す図である。
【図４】本発明の方法を実施するための走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図５】図４の構成における走査信号発生回路の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図６】対物レンズのステップ状変化に伴う２次電子検
出信号の積分値変化を示す図である。
出信号の積分値変化を示す図である。
【図７】２回の電子ビームの２次元走査において得られ
た検出信号の積分値変化を示す図である。
た検出信号の積分値変化を示す図である。
【図８】本発明の一実施例における焦点合わせと非点補
正動作のフローを示す図である。
正動作のフローを示す図である。
１…電子銃 ２…集束レンズ ３…対物レンズ ４…試料 ５…偏向コイル ６…走査信号発生回路 ７，８…非点補正コイル ９，１３，１６…駆動部 １０，１４，１７…レジスタ １２，１５，１８…ＤＡ変換器 １９…２次電子検出器 ２２…積分器 ２４…メモリ ２６…ＣＰＵ ２７…データメモリ
Claims (1)
- 【請求項１】 試料上に照射される電子ビームを細く集
束するための集束レンズと、電子ビームを試料上でＸ方
向とＹ方向へ２次元的に走査するための偏向手段と、電
子ビーム通路に配置された非点補正装置とを備えた電子
ビーム装置において、試料上で水平方向に電子ビームを
走査しその水平走査ラインを垂直方向に移動させて試料
を２次元走査し、この２次元走査によって得られた検出
信号を積分するステップ、この電子ビーム走査を対物レ
ンズの励磁強度を変化させながら多数回行うステップ、
対物レンズの励磁強度の変化に伴う検出信号の積分値の
変化曲線を求めるステップ、この変化曲線中に２つのピ
ークがある場合には、２つのピークの中間位置の励磁強
度に対物レンズを調整し、その後非点補正動作を行うス
テップ、この変化曲線中から１つのピークしか得られな
い場合には、試料上で垂直方向に電子ビームを走査しそ
の垂直走査ラインを水平方向に移動させて試料を２次元
走査し、この２次元走査によって得られた検出信号を積
分すると共に、この電子ビーム走査を対物レンズの励磁
強度を変化させながら多数回行い、対物レンズの励磁強
度の変化に伴う検出信号の積分値の変化曲線を求め、こ
の変化曲線と既に得られている１回目の電子ビームの２
次元走査に基づく変化曲線のそれぞれのピークの中間位
置の励磁強度に対物レンズを調整し、その後非点補正動
作を行うステップより成る電子ビーム装置における自動
焦点合わせと非点収差補正方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031980A JP3021917B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法 |
| US08/016,749 US5313062A (en) | 1992-02-19 | 1993-02-11 | Automatic focusing and astigmatism correction for electron beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031980A JP3021917B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234555A true JPH05234555A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3021917B2 JP3021917B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=12346091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4031980A Expired - Fee Related JP3021917B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5313062A (ja) |
| JP (1) | JP3021917B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005108567A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡による試料観察方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3109785B2 (ja) * | 1993-12-21 | 2000-11-20 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
| JPH07201701A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Fujitsu Ltd | 電子ビーム露光装置および露光方法 |
| US5661403A (en) * | 1994-03-14 | 1997-08-26 | Mackenzie; Franklin F. | Apparatus and method for testing a solid electrolyte |
| US6067164A (en) * | 1996-09-12 | 2000-05-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for automatic adjustment of electron optics system and astigmatism correction in electron optics device |
| US6365897B1 (en) | 1997-12-18 | 2002-04-02 | Nikon Corporation | Electron beam type inspection device and method of making same |
| US6025600A (en) * | 1998-05-29 | 2000-02-15 | International Business Machines Corporation | Method for astigmatism correction in charged particle beam systems |
| US6825480B1 (en) * | 1999-06-23 | 2004-11-30 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus and automatic astigmatism adjustment method |
| JP2005063678A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Jeol Ltd | 荷電粒子ビーム装置における自動焦点補正方法および自動非点補正方法 |
| US7358493B2 (en) * | 2005-06-08 | 2008-04-15 | Infineon Technologies Richmond, Lp | Method and apparatus for automated beam optimization in a scanning electron microscope |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457949A (en) * | 1977-10-18 | 1979-05-10 | Jeol Ltd | Automatic focusing unit for scanning electron microscope and so on |
| JP2833836B2 (ja) * | 1990-07-17 | 1998-12-09 | 日本電子株式会社 | 走査型電子顕微鏡のオートフォーカス方法 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4031980A patent/JP3021917B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-11 US US08/016,749 patent/US5313062A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005108567A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡による試料観察方法 |
| US7126120B2 (en) | 2003-09-29 | 2006-10-24 | Hitachi High-Technologies Corporation | Electron microscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3021917B2 (ja) | 2000-03-15 |
| US5313062A (en) | 1994-05-17 |
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