JPH08148109A - Focusing in charged particle beam device and its device - Google Patents

Focusing in charged particle beam device and its device

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JPH08148109A
JPH08148109A JP7239701A JP23970195A JPH08148109A JP H08148109 A JPH08148109 A JP H08148109A JP 7239701 A JP7239701 A JP 7239701A JP 23970195 A JP23970195 A JP 23970195A JP H08148109 A JPH08148109 A JP H08148109A
Authority
JP
Japan
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scanning
focusing
particle beam
charged particle
intensity
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7239701A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Asari
敏弘 浅利
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08148109A publication Critical patent/JPH08148109A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain a focusing method and its device in charged particles beam in which, even in a specimen having a characteristic portion in linear or island form, high-precision focusing is possible. CONSTITUTION: Linear scanning of electron beam on a specimen 4 is first made in direction, and then in y direction. A detection signal obtained by electron beam scanning is differentiated individually in a signal differentiation unit 15. Then, the differential signal is reversed in absolute value in an absolute value reversal unit 16. The absolute-value reversed signal is then integrated in an integration unit 17. In a peak value comparison unit 18, quantities of the peak values in the two types of integration waveforms are mutually compared, and so, a scanning direction giving a peak or larger quantity is selected and this result of selection is provided to a computer 5. Focusing operation on the basis of this selection is thus started in the computer 5.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動的に荷電粒子
ビームの焦点合わせを行うことができる走査電子顕微鏡
などの荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法およ
び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing method and apparatus for a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope capable of automatically focusing a charged particle beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査電子顕微鏡では、自動的な焦点合わ
せ機能が備えられている。この焦点合わせは、集束レン
ズの励磁をステップ状に変化させ、各励磁状態、すなわ
ち、電子ビームの各集束状態のときに試料の所定領域を
電子ビームで走査し、その際、検出器によって2次電子
や反射電子を検出し、各集束状態ごとに検出信号を積算
するようにしている。そして、各集束状態のときの検出
信号の積算値を比較し、最大値が得られたときの集束状
態を合焦点位置と判断し、その状態に集束レンズの励磁
を設定するようにしている。
2. Description of the Related Art A scanning electron microscope has an automatic focusing function. In this focusing, the excitation of the focusing lens is changed stepwise, and a predetermined region of the sample is scanned with the electron beam in each excitation state, that is, in each focusing state of the electron beam. Electrons and backscattered electrons are detected, and detection signals are integrated for each focusing state. Then, the integrated values of the detection signals in each focusing state are compared, the focusing state when the maximum value is obtained is determined to be the focus position, and the excitation of the focusing lens is set in that state.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、焦点合わせ
において、試料の走査領域の全面に渡って凹凸が存在し
ていれば、電子ビームの走査に伴って得られる信号の変
化が大きく、精度の高い焦点合わせを実行することがで
きる。しかしながら、ICパターンのような試料では、
直線状のパターンが多く存在し、焦点合わせの際に電子
ビームの走査を直線状のパターンに沿って行うと、凹凸
部分を電子ビームが横切らないために、得られる信号の
強度が小さくなる。その結果、焦点合わせのために用い
られる検出信号の積算値が、電子ビームの各集束状態に
よっても差が小さくなり、焦点合わせの精度が低下する
ことになる。
By the way, in focusing, if unevenness is present over the entire scanning region of the sample, the change in the signal obtained with the scanning of the electron beam is large and the precision is high. Focusing can be performed. However, for samples such as IC patterns,
There are many linear patterns, and if the electron beam is scanned along the linear pattern during focusing, the electron beam does not traverse the concavo-convex portion, and the intensity of the obtained signal becomes small. As a result, the difference in the integrated value of the detection signal used for focusing becomes small depending on each focusing state of the electron beam, and the accuracy of focusing falls.

【0004】図1は上記の問題点を更に詳しく説明する
ための図であり、この図1はICパターンを示してい
る。図1(a)は縦パターンのICパターンを示してお
り、図1(b)は横パターンのICパターンを示してお
り、図1(c)は試料表面上の一部にのみ部分的にパタ
ーンが形成されている島パターンを示している。
FIG. 1 is a diagram for explaining the above problems in more detail. FIG. 1 shows an IC pattern. FIG. 1A shows a vertical pattern IC pattern, FIG. 1B shows a horizontal pattern IC pattern, and FIG. 1C shows a partial pattern on the sample surface. Shows an island pattern in which is formed.

【0005】図中Qで示した部分が凸状に細長いパター
ンが形成されている領域、また、Rで示した部分は、例
えば、円状にホールが形成されている領域である。図1
(a)の場合、X方向に電子ビームを走査すると、電子
ビームは凹凸のあるパターンの境界部を横切るため、電
子ビームの走査に伴って高い強度の2次電子検出信号や
反射電子検出信号が得られる。
In the figure, a portion indicated by Q is a region where a convex and elongated pattern is formed, and a portion indicated by R is a region where, for example, a circular hole is formed. FIG.
In the case of (a), when the electron beam is scanned in the X direction, the electron beam crosses the boundary portion of the uneven pattern, so that the secondary electron detection signal and the backscattered electron detection signal of high intensity are accompanied by the scanning of the electron beam. can get.

【0006】一方、Y方向に電子ビームを走査すると、
電子ビームは凹凸部分を横切らないために検出信号の強
度は極めて弱くなる。図1(b)のケースでは、X方向
の電子ビームの走査では検出信号は弱く、Y方向の電子
ビームの走査では検出信号の強度は強くなる。
On the other hand, when the electron beam is scanned in the Y direction,
Since the electron beam does not traverse the uneven portion, the intensity of the detection signal becomes extremely weak. In the case of FIG. 1B, the detection signal is weak in scanning the electron beam in the X direction, and the intensity of the detection signal is strong in scanning the electron beam in the Y direction.

【0007】図1(c)のケースでは、試料上の特徴部
分が一部に限られているため、試料全面を走査したので
は、対物レンズの各励磁ステップごとの信号量の変化が
小さく、正確な焦点合わせを行いにくい。
In the case of FIG. 1 (c), since the characteristic part on the sample is limited to a part, if the entire surface of the sample is scanned, the change in the signal amount at each excitation step of the objective lens is small, Difficult to focus accurately.

【0008】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、直線状に、あるいは、一部にのみ
特徴部分が存在する試料であっても、高い精度で焦点合
わせを行うことができる荷電粒子ビームにおける焦点合
わせ方法および装置を実現するにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to perform focusing with high accuracy even in a sample in which a characteristic portion is present linearly or only partially. It is to realize a method and device for focusing in a charged particle beam that can be performed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法は、荷電粒
子ビームを試料上に集束するための集束レンズの強度を
ステップ状に変化させ、その変化の都度、試料上の荷電
粒子ビームの照射位置を走査し、この走査に伴って得ら
れた信号に基づき、最適集束レンズの強度を検出し、そ
の強度に集束レンズ強度の設定を行うようにした荷電粒
子ビーム装置における焦点合わせ方法において、焦点合
わせ動作の前に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査
し、この走査に伴って得られた信号を積算し、次に第1
の方向と異なった方向に荷電粒子ビームを走査し、この
走査に伴って得られた信号を積算し、2種の積算結果に
基づきより大きな積算強度が得られた走査方向を選択
し、選択した走査方向によって前記焦点合わせ動作を行
うようにしたことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a focusing method in a charged particle beam apparatus, wherein the intensity of a focusing lens for focusing a charged particle beam on a sample is changed stepwise, and the change is made. Each time, the irradiation position of the charged particle beam on the sample is scanned, the strength of the optimum focusing lens is detected based on the signal obtained by this scanning, and the focusing lens strength is set to that strength. In a focusing method in a charged particle beam device, a charged particle beam is scanned in a first direction before the focusing operation, the signals obtained with this scanning are integrated, and then the first
The charged particle beam is scanned in a direction different from the above direction, the signals obtained by this scanning are integrated, and the scanning direction in which a larger integrated intensity is obtained is selected based on the two kinds of integrated results. It is characterized in that the focusing operation is performed depending on the scanning direction.

【0010】請求項1の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせにおいては、焦点合わせ動作の前
に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を積算し、次に第1の方向と異なっ
た方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得
られた信号を積算し、2種の積算結果に基づきより大き
な積算強度が得られた走査方向を選択する。そして、こ
の選択した走査方向によって所定の焦点合わせ動作を行
う。
In the focusing in the charged particle beam apparatus according to the first aspect of the invention, the charged particle beam is scanned in the first direction before the focusing operation, and the signals obtained by this scanning are integrated. Then, the charged particle beam is scanned in a direction different from the first direction, the signals obtained by this scanning are integrated, and a larger integrated intensity is obtained based on the two types of integrated results. Select. Then, a predetermined focusing operation is performed according to the selected scanning direction.

【0011】請求項2の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせ方法は、荷電粒子ビームを試料上
に集束するための集束レンズの強度をステップ状に変化
させ、その変化の都度、試料上の荷電粒子ビームの照射
位置を走査し、この走査に伴って得られた信号に基づ
き、最適集束レンズの強度を検出し、その強度に集束レ
ンズ強度の設定を行うようにした荷電粒子ビーム装置に
おける焦点合わせ方法において、焦点合わせ動作の前
に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を各走査位置ごとに積算し、各走査
位置に応じたピークプロファイルを得、次に第1の方向
と異なった方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を各走査位置ごとに積算し、各走査
位置に応じたピークプロファイルを得、2種のピークプ
ロファイルのピーク大きさとピークプロファイル分布幅
に基づき特定の走査方法を選択し、選択した走査方法で
前記焦点合わせ動作を行うようにしたことを特徴として
いる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a focusing method in a charged particle beam apparatus, wherein the intensity of a focusing lens for focusing a charged particle beam on a sample is changed stepwise, and each time the change is made, the focus on the sample is changed. The focal point of the charged particle beam device that scans the irradiation position of the charged particle beam, detects the intensity of the optimum focusing lens based on the signal obtained with this scanning, and sets the focusing lens intensity to that intensity. In the focusing method, before the focusing operation, the charged particle beam is scanned in the first direction, the signals obtained with this scanning are integrated for each scanning position, and the peak profile corresponding to each scanning position is obtained. Then, the charged particle beam is scanned in a direction different from the first direction, the signals obtained by this scanning are integrated for each scanning position, and the peak plot corresponding to each scanning position is obtained. Give the file, two select a specific scanning method based on the peak size and peak profile distribution width of the peak profile, it is characterized in that to perform the focusing operation on the selected scanning method.

【0012】請求項2の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせにおいては、焦点合わせ動作の前
に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を積算してピークプロファイルを
得、次に第1の方向と異なった方向に荷電粒子ビームを
走査し、この走査に伴って得られた信号を積算してピー
クプロファイルを得、2種のピークプロファイルのピー
ク大きさとピークプロファイル分布幅に基づき特定の走
査方法を選択する。そして、選択した走査方法で所定の
焦点合わせ動作を行う。
In focusing in the charged particle beam apparatus according to the second aspect of the present invention, before the focusing operation, the charged particle beam is scanned in the first direction and the signals obtained by this scanning are integrated. To obtain a peak profile, then scan the charged particle beam in a direction different from the first direction, and integrate the signals obtained by this scanning to obtain a peak profile. Select a particular scanning method based on size and peak profile distribution width. Then, a predetermined focusing operation is performed by the selected scanning method.

【0013】請求項3の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせ装置は、荷電粒子ビームを試料上
に集束するための集束レンズと、集束レンズの強度をス
テップ状に変化させるための手段と、集束レンズ強度の
各ステップ状変化の都度、試料上の荷電粒子ビームの照
射位置を2次元的に走査するための走査手段と、試料へ
の荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検出す
る検出器と、集束レンズ強度の各ステップ状変化に応じ
た検出器からの信号に基づいて、集束レンズの強度を設
定するための手段とを備えた荷電粒子ビーム装置におけ
る焦点合わせ装置において、荷電粒子ビームを試料上で
異なった第1と第2の方向に走査するための走査手段
と、第1と第2の方向の荷電粒子ビームの走査に伴って
得られた信号をそれぞれ積算して記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された信号強度に基づいていずれかの走
査方向を選択する手段とを備えており、この選択した走
査方向で焦点合わせ動作を行うようにしたことを特徴と
している。
According to another aspect of the present invention, there is provided a focusing device in a charged particle beam device, comprising: a focusing lens for focusing a charged particle beam on a sample; and means for changing the intensity of the focusing lens in a stepwise manner. Scanning means for two-dimensionally scanning the irradiation position of the charged particle beam on the sample and detection for detecting the signal obtained by irradiation of the charged particle beam on the sample each time the focusing lens intensity changes stepwise. And a focusing device in a charged particle beam device, the focusing lens having a focusing unit and means for setting the focusing lens intensity based on a signal from a detector corresponding to each step change of the focusing lens intensity. Means for scanning the sample in different first and second directions, and a signal obtained by scanning the charged particle beam in the first and second directions. Storage means for storing been accumulated to,
A means for selecting one of the scanning directions based on the signal intensity stored in the storage means is provided, and the focusing operation is performed in the selected scanning direction.

【0014】請求項3の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせにおいては、焦点合わせ動作の前
に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を積算し、次に第1の方向と異なっ
た方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得
られた信号を積算し、2種の積算結果に基づきより大き
な積算強度が得られた走査方向を選択する。そして、こ
の選択した走査方向によって所定の焦点合わせ動作を行
う。
In focusing in the charged particle beam apparatus according to the third aspect of the present invention, before the focusing operation, the charged particle beam is scanned in the first direction and the signals obtained by this scanning are integrated. Then, the charged particle beam is scanned in a direction different from the first direction, the signals obtained by this scanning are integrated, and a larger integrated intensity is obtained based on the two types of integrated results. Select. Then, a predetermined focusing operation is performed according to the selected scanning direction.

【0015】請求項4の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせ装置は、荷電粒子ビームを試料上
に集束するための集束レンズと、集束レンズの強度をス
テップ状に変化させるための手段と、集束レンズ強度の
各ステップ状変化の都度、試料上の荷電粒子ビームの照
射位置を2次元的に走査するための走査手段と、試料へ
の荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検出す
る検出器と、集束レンズ強度の各ステップ状変化に応じ
た検出器からの信号に基づいて、集束レンズの強度を設
定するための手段とを備えた荷電粒子ビーム装置におけ
る焦点合わせ装置において、荷電粒子ビームを試料上で
異なった第1と第2の方向に走査するための走査手段
と、第1と第2の方向の荷電粒子ビームの走査に伴って
得られた信号をそれぞれ各走査位置ごとに積算してピー
クプロファイルを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶
されたピークプロファイルに基づいて特定の走査方法を
選択する手段とを備えており、この選択した走査方法で
焦点合わせ動作を行うようにしたことを特徴としてい
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a focusing device for a charged particle beam device, comprising: a focusing lens for focusing a charged particle beam on a sample; and means for changing the intensity of the focusing lens in a stepwise manner. Scanning means for two-dimensionally scanning the irradiation position of the charged particle beam on the sample and detection for detecting the signal obtained by irradiation of the charged particle beam on the sample each time the focusing lens intensity changes stepwise. And a focusing device in a charged particle beam device, the focusing lens having a focusing unit and means for setting the focusing lens intensity based on a signal from a detector corresponding to each step change of the focusing lens intensity. Means for scanning the sample in different first and second directions, and a signal obtained by scanning the charged particle beam in the first and second directions. It is equipped with a storage unit that stores the peak profile accumulated for each scanning position and a unit that selects a specific scanning method based on the peak profile stored in the storage unit. The feature is that a matching operation is performed.

【0016】請求項4の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置における焦点合わせにおいては、焦点合わせ動作の前
に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査し、この走査に
伴って得られた信号を積算してピークプロファイルを
得、次に第1の方向と異なった方向に荷電粒子ビームを
走査し、この走査に伴って得られた信号を積算してピー
クプロファイルを得、2種のピークプロファイルのピー
ク大きさとピークプロファイル分布幅に基づき特定の走
査方法を選択する。そして、選択した走査方法で所定の
焦点合わせ動作を行う。
In focusing in the charged particle beam system according to the invention of claim 4, before the focusing operation, the charged particle beam is scanned in the first direction, and the signals obtained by this scanning are integrated. To obtain a peak profile, then scan the charged particle beam in a direction different from the first direction, and integrate the signals obtained by this scanning to obtain a peak profile. Select a particular scanning method based on size and peak profile distribution width. Then, a predetermined focusing operation is performed by the selected scanning method.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図2は本発明に基づく走査
電子顕微鏡の一例を示しているが、この実施の形態は、
直線状に特徴パターンが形成されている試料に対して有
効である。図中1は電子銃であり、電子銃1から発生し
た電子ビームEBは、集束レンズ2と対物レンズ(最終
段集束レンズ)3によって試料4上に細く集束される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows an example of a scanning electron microscope according to the present invention. In this embodiment,
This is effective for a sample in which a characteristic pattern is linearly formed. In the figure, reference numeral 1 denotes an electron gun, and an electron beam EB generated from the electron gun 1 is finely focused on a sample 4 by a focusing lens 2 and an objective lens (final stage focusing lens) 3.

【0018】対物レンズ3にはコンピュータ5から対物
レンズ制御ユニット6を介して励磁電流が供給される。
また、電子ビームEBは、偏向器7によって偏向され、
試料4上の電子ビームの照射位置は走査される。偏向器
7にはコンピュータ5から電子ビーム偏向ユニット8、
増幅器9を介して走査信号が供給される。また、10は
ダイナミックフォーカスレンズであり、このレンズ10
にはコンピュータ5からダイナミックフォーカスレンズ
制御ユニット11を介してダイナミックフォーカスレン
ズ電流が供給される。
Excitation current is supplied to the objective lens 3 from the computer 5 through the objective lens control unit 6.
Further, the electron beam EB is deflected by the deflector 7,
The irradiation position of the electron beam on the sample 4 is scanned. From the computer 5 to the electron beam deflection unit 8,
The scanning signal is supplied via the amplifier 9. Further, 10 is a dynamic focus lens, and this lens 10
The computer 5 is supplied with a dynamic focus lens current via the dynamic focus lens control unit 11.

【0019】試料4への電子ビームの照射によって発生
した2次電子は、2次電子検出器12によって検出され
る。検出器12の検出信号は、増幅器13によって増幅
された後、累計加算ユニット14に供給される。累計加
算ユニット14は、電子ビーム偏向ユニット8からの信
号に基づいて、電子ビームの繰り返しの走査に基づいて
検出された信号の累計加算を実行する。
Secondary electrons generated by irradiating the sample 4 with the electron beam are detected by the secondary electron detector 12. The detection signal of the detector 12 is amplified by the amplifier 13 and then supplied to the cumulative addition unit 14. The cumulative addition unit 14 performs cumulative addition of the signals detected based on the repeated scanning of the electron beam based on the signal from the electron beam deflection unit 8.

【0020】累計加算ユニット14からの信号は信号微
分ユニット15に供給されて微分処理が行われる。信号
微分ユニット15からの信号は絶対値反転ユニット16
を介して積分ユニット17に供給され積分処理される。
積分ユニット17の出力信号はピーク値比較ユニット1
8に供給される。このような構成の動作を次に説明す
る。
The signal from the cumulative addition unit 14 is supplied to the signal differentiating unit 15 to be differentiated. The signal from the signal differentiating unit 15 is the absolute value inverting unit 16
Is supplied to the integration unit 17 via and is subjected to integration processing.
The output signal of the integration unit 17 is the peak value comparison unit 1
8 is supplied. The operation of such a configuration will be described below.

【0021】通常の2次電子像を観察する場合、コンピ
ュータ5は電子ビーム偏向ユニット8を制御し、このユ
ニット8から所定の2次元走査信号を偏向器7に供給す
る。その結果、試料4上の任意の2次元領域が電子ビー
ムEBによってラスター走査される。試料4への電子ビ
ームの照射によって発生した2次電子は、検出器12に
よって検出される。その検出信号は、増幅器13を介し
て偏向器5への走査信号と同期した陰極線管(図示せ
ず)に供給され、陰極線管には試料の任意の領域の2次
電子像が表示される。
When observing a normal secondary electron image, the computer 5 controls the electron beam deflection unit 8 and supplies a predetermined two-dimensional scanning signal from this unit 8 to the deflector 7. As a result, an arbitrary two-dimensional area on the sample 4 is raster-scanned by the electron beam EB. Secondary electrons generated by irradiating the sample 4 with the electron beam are detected by the detector 12. The detection signal is supplied via an amplifier 13 to a cathode ray tube (not shown) synchronized with the scanning signal to the deflector 5, and a secondary electron image of an arbitrary region of the sample is displayed on the cathode ray tube.

【0022】次に、電子ビームの自動焦点合わせ動作を
行う前の走査方向の決定動作について説明する。まず自
動焦点合わせを行うために試料4を任意の観察位置にセ
ットする。そしてコンピュータ5に焦点合わせモードの
指示を行うと、コンピュータ5は対物レンズ制御ユニッ
ト6を介して対物レンズに3に基準となるレンズ値を設
定する。
Next, the operation of determining the scanning direction before the automatic focusing operation of the electron beam will be described. First, the sample 4 is set at an arbitrary observation position in order to perform automatic focusing. When the computer 5 is instructed of the focusing mode, the computer 5 sets a reference lens value to 3 in the objective lens via the objective lens control unit 6.

【0023】更にコンピュータ5はダイナミックフォー
カスレンズ制御ユニット11を介してダイナミックフォ
ーカスレンズ10にデータサンプリングするためのダイ
ナミックフォーカス値を設定する。
Further, the computer 5 sets a dynamic focus value for data sampling in the dynamic focus lens 10 via the dynamic focus lens control unit 11.

【0024】次にコンピュータ5は電子ビーム偏向ユニ
ット8から、試料4上で電子ビームを直線状に走査する
走査信号を発生させる。この走査信号は増幅器9を介し
て偏向器7に供給される。その結果、試料4上の特定の
直線部分で、例えば、X方向に電子ビームが繰り返し走
査される。この試料4上での電子ビームの走査に基づい
て試料4からは2次電子が発生する。発生した2次電子
は2次電子検出器12によって検出される。
Next, the computer 5 causes the electron beam deflection unit 8 to generate a scanning signal for linearly scanning the electron beam on the sample 4. This scanning signal is supplied to the deflector 7 via the amplifier 9. As a result, a specific linear portion on the sample 4 is repeatedly scanned with the electron beam in the X direction, for example. Secondary electrons are generated from the sample 4 based on the scanning of the electron beam on the sample 4. The generated secondary electrons are detected by the secondary electron detector 12.

【0025】2次電子検出器12の検出信号は増幅器1
3によって増幅された後、累計加算ユニット14に供給
される。累計加算ユニット14においては電子ビーム偏
向ユニット8からの参照信号に基づき、電子ビームの走
査座標位置に対応したメモリアドレスに検出信号を記憶
させ、試料上での同一直線領域の走査に基づく検出信号
をメモリアドレス上で累計加算する。この動作によって
検出信号のSN比を向上させる。
The detection signal of the secondary electron detector 12 is the amplifier 1
After being amplified by 3, it is supplied to the cumulative addition unit 14. In the cumulative addition unit 14, the detection signal is stored in the memory address corresponding to the scanning coordinate position of the electron beam based on the reference signal from the electron beam deflection unit 8, and the detection signal based on the scanning of the same straight line region on the sample is stored. Cumulative addition is performed on the memory address. This operation improves the SN ratio of the detection signal.

【0026】試料4上での電子ビームの直線状の走査
は、図3に示すように試料4上でまずX方向Sxに行
い、その後、Y方向Syに行う。このX方向の電子ビー
ムの走査により図4(a)に示すような検出信号が得ら
れ、Y方向の電子ビームの走査により図4(b)に示す
検出信号が得られる。この図4(a),(b)で縦軸は
検出信号強度、横軸は走査座標位置である。この図4
(a),(b)に示した検出信号はそれぞれ累計加算ユ
ニット14で累計加算される。
The linear scanning of the electron beam on the sample 4 is first performed in the X direction Sx and then in the Y direction Sy on the sample 4 as shown in FIG. By scanning with the electron beam in the X direction, a detection signal as shown in FIG. 4A is obtained, and by scanning with the electron beam in the Y direction, the detection signal shown in FIG. 4B is obtained. In FIGS. 4A and 4B, the vertical axis represents the detection signal intensity and the horizontal axis represents the scanning coordinate position. This Figure 4
The detection signals shown in (a) and (b) are cumulatively added by the cumulative addition unit 14, respectively.

【0027】累計加算ユニット14で累計加算された
X,Y方向の検出信号はそれぞれ別個に信号微分ユニッ
ト15において微分処理される。更に微分信号は絶対値
反転ユニット16において絶対値反転処理が行われる。
絶対値反転処理された信号は積分ユニット17において
積分処理が行われる。
The detection signals in the X and Y directions, which have been cumulatively added by the cumulative addition unit 14, are differentiated individually by the signal differentiation unit 15. Further, the differential signal is subjected to absolute value inversion processing in the absolute value inversion unit 16.
The absolute value inversion processing signal is subjected to integration processing in the integration unit 17.

【0028】図5はX方向の電子ビーム走査によって検
出された信号についての上記処理結果を示している。図
5(a)は検出され累計加算された信号であり、この信
号は微分処理されて図5(b)の実線で示す信号とな
る。微分処理された信号は絶対値反転ユニット16で絶
対値反転処理されるが、この処理により、微分信号の内
の負の信号は、図5(b)の点線で示すように反転され
る。絶対値反転された信号は積分ユニット17で積分処
理され、図5(c)の信号が得られる。この図5(c)
の最終積分値がピーク値となる。
FIG. 5 shows the above-mentioned processing result for the signal detected by the electron beam scanning in the X direction. FIG. 5A shows a signal which is detected and cumulatively added, and this signal is differentiated and becomes a signal shown by a solid line in FIG. 5B. The signal subjected to the differential processing is subjected to the absolute value inversion processing in the absolute value inversion unit 16. By this processing, the negative signal among the differential signals is inverted as shown by the dotted line in FIG. 5 (b). The absolute value-inverted signal is integrated by the integration unit 17, and the signal shown in FIG. 5C is obtained. This FIG. 5 (c)
The final integrated value of is the peak value.

【0029】上記した各処理はX方向の走査とY方向の
走査の2種によって行われ、その結果、図4(c),
(d)に示すように2種の積分結果が得られる。図4
(c)はX方向走査に基づく積分結果であり、そのピー
ク値はPxである。図4(d)はY方向走査に基づく積
分結果であり、そのピーク値はPyである。ピーク値比
較ユニット18はこの両ピーク値Px,Pyの大きさを
比較し、大きなピーク値が得られた走査方向を選択し、
選択結果をコンピュータ5に知らせる。コンピュータ5
はこの選択された走査方向に基づいて焦点合わせ動作を
開始させる。
Each processing described above is performed by two kinds of scanning in the X direction and scanning in the Y direction. As a result, as shown in FIG.
As shown in (d), two types of integration results are obtained. FIG.
(C) is an integration result based on X-direction scanning, and its peak value is Px. FIG. 4D shows an integration result based on Y-direction scanning, and its peak value is Py. The peak value comparison unit 18 compares the magnitudes of the two peak values Px and Py, selects the scanning direction in which a large peak value is obtained,
Notify the computer 5 of the selection result. Computer 5
Starts the focusing operation based on the selected scanning direction.

【0030】実際の焦点合わせ動作においては、コンピ
ュータ5はダイナミックフォーカスレンズ制御ユニット
11と電子ビーム偏向ユニット8とを制御する。この結
果、ダイナミックフォーカスレンズ制御ユニット11は
ダイナミックフォーカスレンズ10にステップ状に変化
する励磁電流を供給し、電子ビーム偏向ユニット8はス
テップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領域の2
次元走査を行うための走査信号を偏向器7に供給する。
In the actual focusing operation, the computer 5 controls the dynamic focus lens control unit 11 and the electron beam deflection unit 8. As a result, the dynamic focus lens control unit 11 supplies the stepwise changing exciting current to the dynamic focus lens 10, and the electron beam deflecting unit 8 changes the stepwise exciting current 2 to a predetermined area of the sample 2 each time.
A scanning signal for performing dimensional scanning is supplied to the deflector 7.

【0031】このときの2次元走査は、前記したX方向
とY方向の走査の選択動作によって決定した特定の方向
(前記した場合ではX方向)に電子ビームをラスター走
査することによって行われる。
The two-dimensional scanning at this time is performed by raster-scanning the electron beam in a specific direction (X direction in the above-mentioned case) determined by the selection operation of the scanning in the X direction and the Y direction.

【0032】各ステップ状の励磁電流によるフォーカス
の状態における検出器12によって検出された2次電子
信号は、増幅器13によって増幅された後、信号微分ユ
ニット15に供給される。微分された信号は絶対値反転
ユニット16において負の信号が反転された後、積分ユ
ニット17で積分処理が行われる。この積分処理は、対
物レンズ3の各励磁ステップごとの1回の電子ビームの
2次元走査に基づく信号に対して行われる。積分ユニッ
ト17の積分値は、ピーク値比較ユニット18に供給さ
れる。
The secondary electron signal detected by the detector 12 in the focus state by the stepwise exciting current is amplified by the amplifier 13 and then supplied to the signal differentiating unit 15. After the negative signal is inverted in the absolute value inversion unit 16, the differentiated signal is subjected to integration processing in the integration unit 17. This integration processing is performed on the signal based on the two-dimensional scanning of the electron beam once for each excitation step of the objective lens 3. The integrated value of the integrating unit 17 is supplied to the peak value comparing unit 18.

【0033】ピーク値比較ユニット17においては、ダ
イナミックフォーカスレンズ10の各励磁ステップごと
に積分ユニット16の積分値を記憶する。ピーク値比較
ユニット17は、信号量積分値変化のピークの時の対物
レンズ3の励磁強度を検出し、その値をコンピュータ5
に供給する。
The peak value comparison unit 17 stores the integrated value of the integration unit 16 for each excitation step of the dynamic focus lens 10. The peak value comparison unit 17 detects the excitation intensity of the objective lens 3 at the peak of the change in the signal amount integrated value, and the value is detected by the computer 5.
Supply to.

【0034】コンピュータ5は、対物レンズ制御ユニッ
ト8を制御し、ピークの時のダイナミックフォーカスレ
ンズの励磁強度を加算した励磁強度に対物レンズ3を設
定し、このようにして焦点合わせ動作が行われる。この
焦点合わせの動作は、電子ビームの走査が試料上の直線
状のパターンを横切って行われるため、電子ビームの走
査に伴って検出される信号の強度が大きく、大きな信号
に基づいて合焦点位置の検出が行え、その結果、正確な
焦点合わせを行うことができる。
The computer 5 controls the objective lens control unit 8 to set the objective lens 3 to the excitation intensity obtained by adding the excitation intensity of the dynamic focus lens at the peak, and the focusing operation is performed in this way. In this focusing operation, the electron beam scan is performed across a linear pattern on the sample, so the intensity of the signal detected with the electron beam scan is large, and the focus position is determined based on the large signal. Can be detected, and as a result, accurate focusing can be performed.

【0035】図6は本発明の他の実施の形態を示してお
り、図2の走査電子顕微鏡と同一部分には同一番号を付
し、その詳細な説明は省略する。この実施の形態では、
積分ユニット17で積分された値は、ピークプロファイ
ル記憶ユニット19に供給される。ピークプロファイル
記憶ユニット19は、電子ビームの走査の各走査位置ご
との積分ユニット17で積分された値を記憶する。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The same parts as those of the scanning electron microscope of FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment,
The value integrated by the integration unit 17 is supplied to the peak profile storage unit 19. The peak profile storage unit 19 stores the value integrated by the integration unit 17 for each scanning position of electron beam scanning.

【0036】プークプロファイル記憶ユニット19に記
憶されたピークプロファイルは、プロファイル値比較ユ
ニット20とピークプロファイルの分布幅を求める分布
値算出ユニット21に供給される。プロファイル値比較
ユニット20と分布値算出ユニット21の値は、コンピ
ュータ5に供給される。
The peak profile stored in the pook profile storage unit 19 is supplied to the profile value comparison unit 20 and the distribution value calculation unit 21 for obtaining the distribution width of the peak profile. The values of the profile value comparison unit 20 and the distribution value calculation unit 21 are supplied to the computer 5.

【0037】このような構成で、ピークプロファイル記
憶ユニット19には、各走査位置に応じたピークプロフ
ァイルが記憶される。図7(a)は、Y方向に連続した
パターンが形成された試料を示しており、この試料に対
してX方向に走査を行うと、図7(b)に示すピークプ
ロファイルが得られる。また、Y方向に走査を行うと、
図7(c)に示すピークプロファイルが得られる。
With such a configuration, the peak profile storage unit 19 stores the peak profile corresponding to each scanning position. FIG. 7A shows a sample in which a continuous pattern is formed in the Y direction. When this sample is scanned in the X direction, the peak profile shown in FIG. 7B is obtained. Also, when scanning in the Y direction,
The peak profile shown in FIG. 7C is obtained.

【0038】図8(a)は、X方向に連続したパターン
が形成された試料を示しており、この試料に対してX方
向に走査を行うと、図8(b)に示すピークプロファイ
ルが得られる。また、Y方向に走査を行うと、図8
(c)に示すピークプロファイルが得られる。
FIG. 8A shows a sample in which a continuous pattern is formed in the X direction. When the sample is scanned in the X direction, the peak profile shown in FIG. 8B is obtained. To be Further, when scanning is performed in the Y direction, FIG.
The peak profile shown in (c) is obtained.

【0039】図9(a)は、試料の一部に島パターンが
形成された試料を示しており、この試料に対してX方向
に走査を行うと、図9(b)に示すピークプロファイル
が得られる。また、Y方向に走査を行うと、図9(c)
に示すピークプロファイルが得られる。
FIG. 9A shows a sample in which an island pattern is formed on a part of the sample, and when the sample is scanned in the X direction, the peak profile shown in FIG. 9B is obtained. can get. Further, when scanning is performed in the Y direction, FIG.
The peak profile shown in is obtained.

【0040】ピークプロファイル記憶ユニット19に記
憶されたピークプロファイル値は、プロファイル値比較
ユニット20に供給されてX方向の走査とY方向の走査
によるピークプロファイルの大きさを比較する。この比
較結果は、コンピュータ5に供給される。
The peak profile value stored in the peak profile storage unit 19 is supplied to the profile value comparison unit 20 to compare the size of the peak profile by the scanning in the X direction and the scanning in the Y direction. The comparison result is supplied to the computer 5.

【0041】また、ピークプロファイル記憶ユニット1
9に記憶されたピークプロファイルの分布幅は、分布値
算出ユニット21によって求められ、その値はコンピュ
ータ5に供給される。
Further, the peak profile storage unit 1
The distribution width of the peak profile stored in 9 is obtained by the distribution value calculation unit 21, and the value is supplied to the computer 5.

【0042】コンピュータ5は、ピークプロファイル値
比較ユニット19と分布値算出ユニット21からのピー
クの大きさとピークプロファイルの分布幅に応じて、試
料上のパターンがどのタイプかを判断する。例えば、X
方向の電子ビームの走査によるピークの大きさが大き
く、Y方向の走査によるピークの大きさが小さい場合で
あって、ピークプロファイルの分布が両走査共に小さい
場合は、Y方向の連続したパターンと判断する。
The computer 5 determines which type the pattern on the sample is, according to the peak size and the distribution width of the peak profile from the peak profile value comparison unit 19 and the distribution value calculation unit 21. For example, X
If the peak size due to the scanning of the electron beam in the direction is large and the peak size due to the scanning in the Y direction is small, and the distribution of the peak profile is small in both scans, it is determined that the pattern is a continuous pattern in the Y direction. To do.

【0043】また、Y方向の電子ビームの走査によるピ
ークの大きさが小さく、Y方向の走査によるピークの大
きさが大きい場合であって、ピークプロファイルの分布
が両走査共に小さい場合は、X方向の連続したパターン
と判断する。
When the peak size due to the scanning of the electron beam in the Y direction is small and the peak size due to the scanning in the Y direction is large, and the peak profile distributions are small in both scans, the X direction. Judge as a continuous pattern.

【0044】更に、Y方向とX方向の電子ビームの走査
によるピークの大きさは任意であるが、ピークプロファ
イルの分布が両走査共に大きい場合は、島パターンと判
断する。
Further, the size of the peak due to the scanning of the electron beam in the Y direction and the X direction is arbitrary, but if the distribution of the peak profile is large in both scans, it is judged as an island pattern.

【0045】コンピュータ5は、上記ステップで判断し
た試料上のパターンの種類に応じて、焦点合わせ時の走
査方法を決定し、この走査方法に応じて焦点合わせ動作
を実行する。すなわち、コンピュータ5はダイナミック
フォーカスレンズ制御ユニット11と電子ビーム偏向ユ
ニット8とを制御する。
The computer 5 determines the scanning method at the time of focusing according to the type of the pattern on the sample determined in the above step, and executes the focusing operation according to this scanning method. That is, the computer 5 controls the dynamic focus lens control unit 11 and the electron beam deflection unit 8.

【0046】この結果、ダイナミックフォーカスレンズ
制御ユニット11はダイナミックフォーカスレンズ10
にステップ状に変化する励磁電流を供給し、電子ビーム
偏向ユニット8はステップ状の励磁電流の変化の都度、
試料の所定領域の2次元走査を行うための走査信号を偏
向器7に供給する。このときの2次元走査は、試料上の
パターンがY方向に連続したパターンであれば、X方向
に電子ビームをラスター走査することによって行われ
る。
As a result, the dynamic focus lens control unit 11 controls the dynamic focus lens 10
To the electron beam deflecting unit 8, and the electron beam deflection unit 8 changes the stepwise exciting current each time.
A scanning signal for performing two-dimensional scanning of a predetermined area of the sample is supplied to the deflector 7. The two-dimensional scanning at this time is performed by raster-scanning the electron beam in the X direction if the pattern on the sample is a continuous pattern in the Y direction.

【0047】また、試料上のパターンがX方向に連続し
たパターンであれば、Y方向に電子ビームをラスター走
査することによって行われる。また、試料上のパターン
が島パターンであれば、特徴部分が存在する走査範囲の
み電子ビームの走査が行われる。例えば、図9(a)で
は、Y方向の走査範囲y1からy2までがX方向に走査
される。この場合、Y方向の走査範囲をy1〜y2、X
方向の走査範囲をx1〜x2までに限定することは好ま
しい。
If the pattern on the sample is a continuous pattern in the X direction, it is performed by raster scanning the electron beam in the Y direction. If the pattern on the sample is an island pattern, the electron beam is scanned only in the scanning range in which the characteristic portion exists. For example, in FIG. 9A, the scanning range y1 to y2 in the Y direction is scanned in the X direction. In this case, the scanning range in the Y direction is y1 to y2, X
It is preferable to limit the directional scanning range to x1 to x2.

【0048】上記のようにして焦点合わせ動作の際の電
子ビームの走査が行われるが、この焦点合わせの動作
は、直線状のパターンが形成されている場合には、電子
ビームの走査が試料上の直線状のパターンを横切って行
われるため、電子ビームの走査に伴って検出される信号
の強度が大きく、大きな信号に基づいて合焦点位置の検
出が行え、その結果、正確な焦点合わせを行うことがで
きる。また、特徴部分が試料の一部にしか存在していな
い島パターンの場合には、その特徴部分に限定して電子
ビームの走査が行われるので、電子ビームの走査に伴っ
て検出される信号の強度が大きく、大きな信号に基づい
て合焦点位置の検出が行え、その結果、正確な焦点合わ
せを行うことができる。
The electron beam is scanned during the focusing operation as described above. In this focusing operation, when the linear pattern is formed, the scanning of the electron beam is performed on the sample. Since it is performed across the linear pattern of, the intensity of the signal detected with the scanning of the electron beam is large, and the in-focus position can be detected based on the large signal, and as a result, accurate focusing is performed. be able to. Further, in the case of an island pattern in which the characteristic portion exists only in a part of the sample, the electron beam scanning is performed only in the characteristic portion, so that the signal detected along with the scanning of the electron beam The intensity is high, and the in-focus position can be detected based on a large signal, and as a result, accurate focusing can be performed.

【0049】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこれらの形態に限定されない。例えば、2次電子
を検出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施
例では、XとYの2方向に予め電子ビームを走査し、両
方向のいずれかを選択するように構成したが、電子ビー
ムを3方向以上に走査し、各方向の走査で最も大きな信
号強度が得られた方向を実際の焦点合わせの際の走査方
向とするようにしても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, although secondary electrons are detected, reflected electrons may be detected. Further, in the embodiment, the electron beam is previously scanned in two directions of X and Y and either one of the two directions is selected. However, the electron beam is scanned in three or more directions, and the scanning in each direction is the largest. The direction in which the signal strength is obtained may be set as the scanning direction in the actual focusing.

【0050】更に、焦点合わせ動作の際にダイナミック
フォーカスレンズの励磁を変化させたが、ダイナミック
フォーカスレンズを用いず対物レンズの励磁をステップ
状に変化させるようにしても良い。更にまた、焦点合わ
せの際、1走査ごとに検出信号を積算し、積算信号を比
較して最適焦点位置を得るように構成したが、検出信号
の最大の振幅値(ピークツーピーク値)を検出するよう
にしても良い。更にまた、実施例では走査電子顕微鏡な
どの電子ビーム装置を例にして説明したが、本発明をイ
オンビーム装置にも適用することができる。
Further, although the excitation of the dynamic focus lens is changed during the focusing operation, the excitation of the objective lens may be changed stepwise without using the dynamic focus lens. Furthermore, when focusing, the detection signals are integrated for each scanning and the integrated signals are compared to obtain the optimum focus position. However, the maximum amplitude value (peak-to-peak value) of the detection signal is detected. It may be done. Furthermore, in the embodiment, the electron beam apparatus such as the scanning electron microscope has been described as an example, but the present invention can be applied to the ion beam apparatus.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
および3に基づく荷電粒子ビーム装置における焦点合わ
せにおいては、焦点合わせ動作の前に、第1の方向に荷
電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得られた信号
を積算し、次に第1の方向と異なった方向に荷電粒子ビ
ームを走査し、この走査に伴って得られた信号を積算
し、2種の積算結果に基づきより大きな積算強度が得ら
れた走査方向を選択する。そして、この選択した走査方
向によって所定の焦点合わせ動作を行うようにした。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
In the focusing in the charged particle beam device based on 3 and 3, before the focusing operation, the charged particle beam is scanned in the first direction, the signals obtained by the scanning are integrated, and then the first operation is performed. The charged particle beam is scanned in a direction different from the above direction, the signals obtained by this scanning are integrated, and the scanning direction in which a larger integrated intensity is obtained is selected based on the two kinds of integrated results. Then, a predetermined focusing operation is performed according to the selected scanning direction.

【0052】その結果、試料上の凹凸パターンが直線上
にならんでいる場合などでは、信号強度が大きくなる走
査方向で荷電粒子ビームの走査が行われるため、より正
確な自動焦点合わせを実行することができる。
As a result, in the case where the concavo-convex pattern on the sample is lined up in a straight line, the charged particle beam is scanned in the scanning direction in which the signal intensity becomes large, so that more accurate automatic focusing should be performed. You can

【0053】また、請求項2および4の発明に基づく荷
電粒子ビーム装置における焦点合わせにおいては、焦点
合わせ動作の前に、第1の方向に荷電粒子ビームを走査
し、この走査に伴って得られた信号を積算してピークプ
ロファイルを得、次に第1の方向と異なった方向に荷電
粒子ビームを走査し、この走査に伴って得られた信号を
積算してピークプロファイルを得、2種のピークプロフ
ァイルのピーク大きさとピークプロファイル分布幅に基
づき特定の走査方法を選択する。そして、選択した走査
方法で所定の焦点合わせ動作を行うようにした。
Further, in the focusing in the charged particle beam apparatus according to the second and fourth aspects of the invention, the charged particle beam is scanned in the first direction before the focusing operation, and it is obtained in association with this scanning. The signals obtained are integrated to obtain a peak profile, then the charged particle beam is scanned in a direction different from the first direction, and the signals obtained by this scanning are integrated to obtain a peak profile. A specific scanning method is selected based on the peak size of the peak profile and the peak profile distribution width. Then, the predetermined focusing operation is performed by the selected scanning method.

【0054】その結果、試料上の凹凸パターンが直線上
にならんでいる場合、あるいは、試料上の一部にのみ特
徴部分が存在する島パターンの場合などでは、信号強度
が大きくなる走査方向で荷電粒子ビームの走査が行わ
れ、あるいは、特徴部分に限定して荷電粒子ビームの走
査が行われるため、より正確な自動焦点合わせを実行す
ることができる。
As a result, when the concavo-convex pattern on the sample is lined up in a straight line, or in the case of an island pattern in which the characteristic part exists only in a part of the sample, the charging is performed in the scanning direction where the signal intensity becomes large. Since the particle beam is scanned or the charged particle beam is scanned only in the characteristic portion, more accurate automatic focusing can be performed.

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

【図1】ICパターンを示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an IC pattern.

【図2】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図3】走査方向の決定のための事前走査の方向を説明
するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a pre-scanning direction for determining a scanning direction.

【図4】X,Y方向の走査によって得られた検出信号と
その検出信号の積分結果とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a detection signal obtained by scanning in the X and Y directions and an integration result of the detection signal.

【図5】各信号処理波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing each signal processing waveform.

【図6】本発明に基づく走査電子顕微鏡の他の例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図7】Y連続パターンとX,Y方向の電子ビーム走査
に伴うピークプロファイルを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a Y continuous pattern and a peak profile associated with electron beam scanning in X and Y directions.

【図8】X連続パターンとX,Y方向の電子ビーム走査
に伴うピークプロファイルを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an X continuous pattern and a peak profile associated with electron beam scanning in X and Y directions.

【図9】島パターンとX,Y方向の電子ビーム走査に伴
うピークプロファイルを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an island pattern and a peak profile associated with electron beam scanning in the X and Y directions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 集束レンズ 3 対物レンズ 4 試料 5 コンピュータ 6 対物レンズ制御ユニット 7 偏向器 8 電子ビーム偏向ユニット 9 増幅器 10 ダイナミックフォーカスレンズ 11 ダイナミックフォーカスレンズユニット 12 2次電子検出器 13 増幅器 14 累計加算ユニット 15 信号微分ユニット 16 絶対値反転ユニット 17 積分ユニット 18 ピーク値比較ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Focusing lens 3 Objective lens 4 Sample 5 Computer 6 Objective lens control unit 7 Deflector 8 Electron beam deflection unit 9 Amplifier 10 Dynamic focus lens 11 Dynamic focus lens unit 12 Secondary electron detector 13 Amplifier 14 Cumulative addition unit 15 Signal differentiation unit 16 Absolute value inversion unit 17 Integration unit 18 Peak value comparison unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズの強度をステップ状に変化させ、その変化
の都度、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を走査し、
この走査に伴って得られた信号に基づき、最適集束レン
ズの強度を検出し、その強度に集束レンズ強度の設定を
行うようにした荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ
方法において、焦点合わせ動作の前に、第1の方向に荷
電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得られた信号
を積算し、次に第1の方向と異なった方向に荷電粒子ビ
ームを走査し、この走査に伴って得られた信号を積算
し、2種の積算結果に基づきより大きな積算強度が得ら
れた走査方向を選択し、選択した走査方向によって前記
焦点合わせ動作を行うようにしたことを特徴とする荷電
粒子ビーム装置における焦点合わせ方法。
1. The intensity of a focusing lens for focusing a charged particle beam on a sample is changed stepwise, and the irradiation position of the charged particle beam on the sample is scanned each time the intensity is changed.
Based on the signal obtained along with this scanning, the intensity of the optimum focusing lens is detected, and in the focusing method in the charged particle beam device in which the focusing lens intensity is set to that intensity, before the focusing operation. , The charged particle beam is scanned in the first direction, the signals obtained by this scanning are integrated, then the charged particle beam is scanned in a direction different from the first direction, and the signal obtained by this scanning is acquired. Charged particle beam, characterized in that the selected signals are integrated, a scanning direction in which a larger integrated intensity is obtained is selected based on two kinds of integrated results, and the focusing operation is performed according to the selected scanning direction. Focusing method in device.
【請求項2】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズの強度をステップ状に変化させ、その変化
の都度、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を走査し、
この走査に伴って得られた信号に基づき、最適集束レン
ズの強度を検出し、その強度に集束レンズ強度の設定を
行うようにした荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ
方法において、焦点合わせ動作の前に、第1の方向に荷
電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得られた信号
を各走査位置ごとに積算し、各走査位置に応じたピーク
プロファイルを得、次に第1の方向と異なった方向に荷
電粒子ビームを走査し、この走査に伴って得られた信号
を各走査位置ごとに積算し、各走査位置に応じたピーク
プロファイルを得、2種のピークプロファイルのピーク
大きさとピークプロファイル分布幅に基づき特定の走査
方法を選択し、選択した走査方法で前記焦点合わせ動作
を行うようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置
における焦点合わせ方法。
2. The intensity of a focusing lens for focusing the charged particle beam on the sample is changed stepwise, and the irradiation position of the charged particle beam on the sample is scanned each time the intensity is changed.
Based on the signal obtained along with this scanning, the intensity of the optimum focusing lens is detected, and in the focusing method in the charged particle beam device in which the focusing lens intensity is set to that intensity, before the focusing operation. , The charged particle beam is scanned in the first direction, the signals obtained by this scanning are integrated for each scanning position, the peak profile corresponding to each scanning position is obtained, and then, different from the first direction. The charged particle beam is scanned in different directions, and the signals obtained by this scanning are integrated for each scanning position to obtain a peak profile corresponding to each scanning position. Focusing in a charged particle beam device, characterized in that a specific scanning method is selected based on the distribution width, and the focusing operation is performed by the selected scanning method. Method.
【請求項3】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、集束レンズの強度をステップ状に変化
させるための手段と、集束レンズ強度の各ステップ状変
化の都度、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を2次元
的に走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビー
ムの照射によって得られた信号を検出する検出器と、集
束レンズ強度の各ステップ状変化に応じた検出器からの
信号に基づいて、集束レンズの強度を設定するための手
段とを備えた荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ装
置において、荷電粒子ビームを試料上で異なった第1と
第2の方向に走査するための走査手段と、第1と第2の
方向の荷電粒子ビームの走査に伴って得られた信号をそ
れぞれ積算して記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶さ
れた信号強度に基づいていずれかの走査方向を選択する
手段とを備えており、この選択した走査方向で焦点合わ
せ動作を行うようにしたことを特徴とする荷電粒子ビー
ム装置における焦点合わせ装置。
3. A focusing lens for focusing the charged particle beam on the sample, a means for changing the intensity of the focusing lens in a stepwise manner, and a charge on the sample for each stepwise change of the focusing lens intensity. A scanning means for two-dimensionally scanning the irradiation position of the particle beam, a detector for detecting a signal obtained by irradiating the sample with the charged particle beam, and detection according to each stepwise change of the focusing lens intensity. And a means for setting the intensity of the focusing lens on the basis of a signal from the instrument in a focusing device in a charged particle beam device, wherein the charged particle beam is scanned over the sample in different first and second directions. Based on the signal intensity stored in the storage means, and a storage means for storing the signals obtained by scanning the charged particle beam in the first and second directions. And a means for selecting any one of the scanning directions, and the focusing operation is performed in the selected scanning direction.
【請求項4】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、集束レンズの強度をステップ状に変化
させるための手段と、集束レンズ強度の各ステップ状変
化の都度、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を2次元
的に走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビー
ムの照射によって得られた信号を検出する検出器と、集
束レンズ強度の各ステップ状変化に応じた検出器からの
信号に基づいて、集束レンズの強度を設定するための手
段とを備えた荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ装
置において、荷電粒子ビームを試料上で異なった第1と
第2の方向に走査するための走査手段と、第1と第2の
方向の荷電粒子ビームの走査に伴って得られた信号をそ
れぞれ各走査位置ごとに積算してピークプロファイルを
記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたピークプロ
ファイルに基づいて特定の走査方法を選択する手段とを
備えており、この選択した走査方法で焦点合わせ動作を
行うようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置に
おける焦点合わせ装置。
4. A focusing lens for focusing the charged particle beam on the sample, a means for changing the intensity of the focusing lens in a stepwise manner, and a charge on the sample for each stepwise change of the focusing lens intensity. A scanning means for two-dimensionally scanning the irradiation position of the particle beam, a detector for detecting a signal obtained by irradiating the sample with the charged particle beam, and detection according to each stepwise change of the focusing lens intensity. And a means for setting the intensity of the focusing lens on the basis of a signal from the instrument in a focusing device in a charged particle beam device, wherein the charged particle beam is scanned over the sample in different first and second directions. Scanning means for performing the scanning, and storage means for storing signals obtained by scanning the charged particle beam in the first and second directions for each scanning position to store a peak profile. And a means for selecting a specific scanning method based on the peak profile stored in the storage means, and a focusing operation is performed by the selected scanning method. Focusing device.
JP7239701A 1994-09-19 1995-09-19 Focusing in charged particle beam device and its device Withdrawn JPH08148109A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7361896B2 (en) 2004-05-18 2008-04-22 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope and a method for adjusting a focal point of an electron beam of said scanning electron microscope

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