JPH08315761A - Charged particle beam irradiating device - Google Patents

Charged particle beam irradiating device

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Publication number
JPH08315761A
JPH08315761A JP7114802A JP11480295A JPH08315761A JP H08315761 A JPH08315761 A JP H08315761A JP 7114802 A JP7114802 A JP 7114802A JP 11480295 A JP11480295 A JP 11480295A JP H08315761 A JPH08315761 A JP H08315761A
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JP
Japan
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aperture
charged particle
particle beam
diameter
lens
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Pending
Application number
JP7114802A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Hiura
充 樋浦
Hiroshi Hirose
寛 広瀬
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7114802A priority Critical patent/JPH08315761A/en
Publication of JPH08315761A publication Critical patent/JPH08315761A/en
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Abstract

PURPOSE: To reduce labor to adjust condenser lenses, and shorten stopping time of a device by finding an actual value of an aperture diameter, and specifying an optimal value of a lens physical quantity corresponding to it. CONSTITUTION: A length measuring unit 15 specifies an actual value of a diameter of an aperture 7a by recording data of a memory 13, and gives this to a specific unit 16. The unit 16 specifies an optimal value of an exciting current corresponding to the given aperture diameter by referring to a table of a memory 17. This optimal value information is given to control units 18 and 19. The units 18 and 19 control power sources 20 and 21 so that the exciting current given to condenser lenses 3 and 4 from the lens power sources 20 and 21 coincides with an optimal value. Therefore, even if the exciting current of the lenses 3 and 4 is not adjusted every time when the aperture 7a is newly set, since the exciting current of the lenses 3 and 4 can be automatically set in an optimal value corresponding to an actual diameter of the aperture 7a, maximum resolution can be pulled out.

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、走査型電子顕微鏡のよ
うに目標物へ荷電粒子線を照射する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for irradiating a target with a charged particle beam, such as a scanning electron microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は走査型電子顕微鏡の一例を示す
ものである。電子銃1から放出された電子線2はコンデ
ンサレンズ3,4にて縮小され、アパーチャプレート7
のアパーチャ7aで整形されつつ対物レンズ6により試
料8上に集束される。走査コイル5の偏向作用で電子線
が試料8上を移動し、その際に放出される反射電子、二
次電子等が検出器9にて捕獲される。この検出器9から
出力される電流に基づいて試料の像が形成される。な
お、10はアパーチャプレート7のホルダである。アパ
ーチャ7aの位置調整のため、ホルダ10は光軸と直交
する面内で二次元的に移動可能である。
2. Description of the Related Art FIG. 10 shows an example of a scanning electron microscope. The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is reduced by the condenser lenses 3 and 4, and the aperture plate 7
It is focused on the sample 8 by the objective lens 6 while being shaped by the aperture 7a. The electron beam moves on the sample 8 by the deflection action of the scanning coil 5, and the reflected electrons, secondary electrons, etc. emitted at that time are captured by the detector 9. An image of the sample is formed based on the current output from the detector 9. Reference numeral 10 is a holder for the aperture plate 7. Due to the position adjustment of the aperture 7a, the holder 10 can be moved two-dimensionally in a plane orthogonal to the optical axis.

【0003】上記の走査型電子顕微鏡では、装置の立ち
上げ時やアパーチャ7aの汚れが許容範囲を超えたと
き、光路内に新たなアパーチャプレート7を設置する。
アパーチャプレート7を新たに設置したときのコンデン
サレンズ3,4の励磁電流の設定はオペレータに委ねら
れ、通常は、アパーチャ7aの径が設計値通りと仮定し
てコンデンサレンズ3,4の励磁電流を設定していた。
In the above scanning electron microscope, a new aperture plate 7 is installed in the optical path when the apparatus is started up or when the contamination of the aperture 7a exceeds the allowable range.
The setting of the exciting currents of the condenser lenses 3 and 4 when the aperture plate 7 is newly installed is left to the operator, and normally, assuming that the diameter of the aperture 7a is the designed value, the exciting currents of the condenser lenses 3 and 4 are set. Had set.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、アパーチャ径
に関しては、数十μm程度の設計値に対して10μm程
度の製作誤差が生じる等、設計値に対する製作誤差が無
視できないことがある。この場合、コンデンサレンズの
励磁電流をアパーチャ径の設計値に基づいて設定する
と、その時点で装置が発揮し得る最高分解能が引き出さ
れていない可能性が強い。そこで、オペレータが金粒子
などを観察しつつ分解能が最大となるようにコンデンサ
レンズの励磁電流を調整する必要が生じ、装置の停止時
間が長くなる。この調整作業には相当の熟練を要する。
However, with respect to the aperture diameter, there are cases where a manufacturing error with respect to a design value cannot be ignored, such as a manufacturing error with a design value of several tens of μm of about 10 μm. In this case, if the exciting current of the condenser lens is set based on the design value of the aperture diameter, there is a strong possibility that the maximum resolution that the device can exhibit at that time has not been derived. Therefore, it becomes necessary for the operator to adjust the exciting current of the condenser lens so as to maximize the resolution while observing the gold particles and the like, and the stop time of the apparatus becomes long. This adjustment work requires considerable skill.

【0005】本発明の目的は、コンデンサレンズをアパ
ーチャ径に合わせて設定する際の手間を軽減できる荷電
粒子線照射装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a charged particle beam irradiation apparatus which can reduce the trouble when setting the condenser lens according to the aperture diameter.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1に対
応付けて説明すると、請求項1の発明は、荷電粒子線2
を集束させるコンデンサレンズ3,4と、コンデンサレ
ンズ3,4の集束作用を支配する物理量を設定するレン
ズ設定手段20,21と、コンデンサレンズ3,4から
射出された荷電粒子線を整形するアパーチャ7aと、を
具備する荷電粒子線照射装置に適用され、アパーチャ7
aの径の実際値を測定する測長手段5,10〜13,1
5と、アパーチャ7aの径とレンズ設定手段20,21
の物理量の最適値との相関関係を示す情報を記憶する記
憶手段17と、を設けて上述した目的を達成する。請求
項2の発明は、荷電粒子線を集束させるコンデンサレン
ズ3,4と、コンデンサレンズ3,4の集束作用を支配
する物理量を設定するレンズ設定手段20,21と、目
標物を荷電粒子線で走査すべくコンデンサレンズ3,4
から射出された荷電粒子線を偏向する偏向手段5と、コ
ンデンサレンズ3,4から射出された荷電粒子線を整形
するアパーチャ7aと、アパーチャ7aを荷電粒子線で
走査したときのアパーチャ形状に相関する物理量の変化
を検出する検出手段10〜13と、検出手段の検出結果
に基づいてアパーチャ7aの径の実際値を特定するアパ
ーチャ径特定手段15と、アパーチャ7aの径とレンズ
設定手段20,21の物理量の最適値との相関関係を示
す情報を記憶する記憶手段17と、を備えた荷電粒子線
照射装置により、上述した目的を達成する。請求項3の
発明は請求項1または2記載の荷電粒子線照射装置に適
用され、上記最適値は、目標物に照射される荷電粒子線
のビーム径が最小となるときのレンズ設定手段20,2
1の物理量に相当する。請求項4の発明は請求項1また
は2記載の荷電粒子線照射装置に適用され、アパーチャ
7aの径の実際値に対応する上記物理量の最適値を記憶
手段17の記憶内容に従って特定する最適値特定手段1
6を備える。請求項5の発明は請求項4記載の荷電粒子
線照射装置に適用され、上記物理量が最適値特定手段1
6にて特定された最適値となるようレンズ設定手段2
0,21を制御するレンズ制御手段18,19を備え
る。請求項6の発明は請求項1または2記載の荷電粒子
線照射装置に適用され、上記物理量がコンデンサレンズ
3,4の励磁電流とされている。
When the invention of claim 1 is described in association with FIG. 1 showing an embodiment, a charged particle beam 2 is provided.
Condenser lenses 3 and 4 for converging the condenser lenses, lens setting means 20 and 21 for setting a physical quantity that controls the converging action of the condenser lenses 3 and 4, and an aperture 7a for shaping the charged particle beam emitted from the condenser lenses 3 and 4. And an aperture 7 applied to a charged particle beam irradiation apparatus including
Length measuring means 5, 10 to 13, 1 for measuring the actual value of the diameter of a
5, the diameter of the aperture 7a and the lens setting means 20, 21
The storage means 17 for storing the information showing the correlation with the optimum value of the physical quantity of is provided to achieve the above-mentioned object. According to the second aspect of the present invention, the condenser lenses 3 and 4 for focusing the charged particle beam, the lens setting means 20 and 21 for setting the physical quantity that controls the focusing action of the condenser lenses 3 and 4, and the target with the charged particle beam. Condenser lenses 3 and 4 to scan
The deflection means 5 for deflecting the charged particle beam emitted from the device, the aperture 7a for shaping the charged particle beam emitted from the condenser lenses 3 and 4, and the aperture shape when the aperture 7a is scanned by the charged particle beam are correlated. The detecting means 10 to 13 for detecting changes in physical quantity, the aperture diameter specifying means 15 for specifying the actual value of the diameter of the aperture 7a based on the detection result of the detecting means, and the diameter of the aperture 7a and the lens setting means 20, 21. The above-described object is achieved by the charged particle beam irradiation apparatus including the storage unit 17 that stores the information indicating the correlation with the optimum value of the physical quantity. The invention according to claim 3 is applied to the charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the optimum value is the lens setting means 20 when the beam diameter of the charged particle beam with which the target is irradiated is minimized. Two
It corresponds to a physical quantity of 1. The invention according to claim 4 is applied to the charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1 or 2, and specifies the optimum value of the physical quantity corresponding to the actual value of the diameter of the aperture 7a according to the stored contents of the storage means 17. Means 1
6 is provided. The invention of claim 5 is applied to the charged particle beam irradiation apparatus of claim 4, wherein the physical quantity is the optimum value specifying means 1
Lens setting means 2 so that the optimum value specified in 6 is obtained.
Lens control means 18 and 19 for controlling 0 and 21 are provided. The invention of claim 6 is applied to the charged particle beam irradiation apparatus of claim 1 or 2, wherein the physical quantity is the exciting current of the condenser lenses 3 and 4.

【0007】[0007]

【作用】請求項1の発明では、測長手段5,10〜1
3,15にて測定されたアパーチャ7aの径の実際値
と、記憶手段17の記憶内容とに基づいて、アパーチャ
7aの径の実際値に対するレンズ設定手段20,21の
物理量の最適値を特定できる。請求項2の発明では、荷
電粒子線の焦点をアパーチャ7aの位置に合わせ、偏向
手段5にて荷電粒子線を偏向してアパーチャ7aおよび
その周辺を走査する。このとき、アパーチャ7aの形状
に相関して物理量、例えばアパーチャ7aからの反射電
子や二次電子あるいはアパーチャ7aの周辺に吸収され
た電子による電流などが変化し、その変化が検出手段1
0〜13にて検出される。これによりアパーチャ7aの
像を観察でき、その像からアパーチャ7aの径の実際値
を特定できる。そして、特定されたアパーチャ7aの径
の実際値と、記憶手段17の記憶内容とに基づいて、ア
パーチャ7aの径の実際値に対するレンズ設定手段2
0,21の物理量の最適値を特定できる。請求項3の発
明では、アパーチャ径の実際値に対応した最適値を特定
し、その最適値に従ってレンズ設定手段20,21の物
理量を設定すると、目標物に照射される荷電粒子線のビ
ーム径が最小となる。請求項4の発明では、レンズ設定
手段20,21の物理量の最適値が最適値特定手段16
にて自動的に特定される。請求項5の発明では、レンズ
設定手段20,21の物理量がアパーチャ径の実際値に
対応した最適値に自動的に設定される。請求項6の発明
では、アパーチャ径の実際値に対応したコンデンサレン
ズ3,4の励磁電流の最適値を特定できる。
According to the invention of claim 1, the length measuring means 5, 10-1
Based on the actual value of the diameter of the aperture 7a measured at 3, 15 and the stored contents of the storage means 17, the optimum value of the physical quantity of the lens setting means 20, 21 with respect to the actual value of the diameter of the aperture 7a can be specified. . According to the second aspect of the present invention, the charged particle beam is focused on the position of the aperture 7a, and the deflecting means 5 deflects the charged particle beam to scan the aperture 7a and its periphery. At this time, a physical quantity, for example, a current due to reflected electrons from the aperture 7a, secondary electrons, or electrons absorbed around the aperture 7a is changed in correlation with the shape of the aperture 7a, and the change is detected.
It is detected at 0-13. Thereby, the image of the aperture 7a can be observed, and the actual value of the diameter of the aperture 7a can be specified from the image. Then, based on the specified actual value of the diameter of the aperture 7a and the stored contents of the storage means 17, the lens setting means 2 for the actual value of the diameter of the aperture 7a.
The optimum value of the physical quantity of 0,21 can be specified. According to the invention of claim 3, when the optimum value corresponding to the actual value of the aperture diameter is specified and the physical quantities of the lens setting means 20 and 21 are set according to the optimum value, the beam diameter of the charged particle beam with which the target object is irradiated is determined. It is the smallest. In the invention of claim 4, the optimum values of the physical quantities of the lens setting means 20 and 21 are the optimum value specifying means 16
Automatically specified in. According to the invention of claim 5, the physical quantities of the lens setting means 20 and 21 are automatically set to the optimum values corresponding to the actual values of the aperture diameters. According to the invention of claim 6, the optimum value of the exciting current of the condenser lenses 3 and 4 corresponding to the actual value of the aperture diameter can be specified.

【0008】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
Incidentally, in the section of means and action for solving the above-mentioned problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used to make the present invention easy to understand. It is not limited to.

【0009】[0009]

【実施例】図1〜図9により本発明を走査型電子顕微鏡
に適用した実施例を説明する。図1は本実施例に係る走
査型電子顕微鏡の概略を示すもので、図10との共通部
分には同一符号を付してある。図1から明らかなよう
に、本実施例の走査型電子顕微鏡では、アパーチャプレ
ート7に電子線を照射したときに発生する反射電子や二
次電子を検出する検出器11が設けられ、その検出器1
1から出力された電流がアンプ12で増幅されてメモリ
13に入力される。また、アパーチャプレート7への吸
収電子に対応した電流がホルダ10から取り出されてア
ンプ12で増幅され、メモリ13に入力される。メモリ
13は、電子線2でアパーチャプレート7等を走査した
ときのアンプ12からの入力信号を走査位置と対応付け
て記憶する。なお、図1では検出器11からの出力とホ
ルダ10からの出力がアンプ12に入力されるよう図示
されているが、実際にはどちらか一方の入力があればよ
い。また、試料8側の検出器の図示を省略した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a scanning electron microscope will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an outline of the scanning electron microscope according to the present embodiment, and the same parts as those in FIG. 10 are designated by the same reference numerals. As is clear from FIG. 1, the scanning electron microscope of this embodiment is provided with a detector 11 for detecting backscattered electrons and secondary electrons generated when the aperture plate 7 is irradiated with an electron beam. 1
The current output from 1 is amplified by the amplifier 12 and input to the memory 13. Further, a current corresponding to the absorbed electrons to the aperture plate 7 is taken out from the holder 10, amplified by the amplifier 12, and input to the memory 13. The memory 13 stores the input signal from the amplifier 12 when the aperture plate 7 or the like is scanned by the electron beam 2 in association with the scanning position. In FIG. 1, the output from the detector 11 and the output from the holder 10 are illustrated as being input to the amplifier 12, but in actuality, either one of the inputs may be input. Further, the illustration of the detector on the sample 8 side is omitted.

【0010】アパーチャプレート7の上面には較正マー
ク14が設置されている。この較正マーク14は、例え
ば図2に示すように、シリコン(Si)製の基板14a
に所定幅Aのタンタル(Ta)14bを所定間隔Bで複
数設けたものである。幅Aや間隔Bの実際の値に関する
情報は予め図1の測長ユニット15に与えられている。
測長ユニット15はメモリ13に記録されたデータに基
づいてアパーチャ7aの径(直径)の実際値を特定す
る。その処理は後述する。測長ユニット15にて特定さ
れたアパーチャ7aの径の実際値に関する情報は最適値
特定ユニット16に与えられる。最適値特定ユニット1
6は、測長ユニット15からの出力信号とメモリ17の
記憶内容とに基づいて、コンデンサレンズ3,4の励磁
電流の設定に必要な後述の処理を行なう。
A calibration mark 14 is provided on the upper surface of the aperture plate 7. The calibration mark 14 is formed on the substrate 14a made of silicon (Si), for example, as shown in FIG.
Further, a plurality of tantalum (Ta) 14b having a predetermined width A are provided at predetermined intervals B. Information about the actual values of the width A and the interval B is given to the length measuring unit 15 in FIG. 1 in advance.
The length measuring unit 15 specifies the actual value of the diameter of the aperture 7a based on the data recorded in the memory 13. The process will be described later. Information about the actual value of the diameter of the aperture 7a specified by the length measuring unit 15 is given to the optimum value specifying unit 16. Optimal value identification unit 1
Reference numeral 6 carries out the processing described later necessary for setting the exciting current of the condenser lenses 3 and 4 based on the output signal from the length measuring unit 15 and the stored contents of the memory 17.

【0011】測長ユニット15によるアパーチャ径の特
定に関する処理、メモリ17の記憶内容、および最適値
特定ユニット16の処理について順に説明する。まず、
測長ユニット15にてアパーチャ径を特定する場合に
は、その前提としてアパーチャ7aの像のメモリ13へ
の取り込みと、観察倍率の特定とが必要となる。アパー
チャ7aの像を取り込むには、アパーチャ7aの位置で
電子線2が焦点を結ぶようにコンデンサレンズ3,4の
励磁電流を設定する。そして、走査コイル5の電流を調
整してアパーチャ7aおよびその周辺を電子線2で二次
元的に走査し、そのときに得られる画像データをメモリ
13に記憶する。このとき、アンプ12には、ホルダ1
0の出力信号と検出器11の出力信号のいずれを取り込
んでもよい。
The process of specifying the aperture diameter by the length measuring unit 15, the stored contents of the memory 17, and the process of the optimum value specifying unit 16 will be described in order. First,
When the aperture diameter is specified by the length measuring unit 15, it is necessary to take the image of the aperture 7a into the memory 13 and specify the observation magnification as a precondition. To capture the image of the aperture 7a, the exciting currents of the condenser lenses 3 and 4 are set so that the electron beam 2 is focused at the position of the aperture 7a. Then, the current of the scanning coil 5 is adjusted to two-dimensionally scan the aperture 7a and its periphery with the electron beam 2, and the image data obtained at that time is stored in the memory 13. At this time, the holder 1 is attached to the amplifier 12.
Either the output signal of 0 or the output signal of the detector 11 may be taken in.

【0012】上記の操作により、例えば図3(a)に示
すようにアパーチャ7aおよびその周囲の像がm×n画
素の画像データとしてメモリ13に取り込まれたなら
ば、測長ユニット15でアパーチャ7aの径に相当する
画素数pを特定する。このとき、画像処理手法として周
知のエッジ検出を実施してアパーチャ7aの位置を特定
してもよい。なお、図3(b)に示すように、メモリ1
3に記憶されたデータに基づいてホルダ10あるいは検
出器11の出力信号の強度波形Xを特定し、かかる波形
Xからアパーチャ7aの径の位置P1,P2を特定して
両点P1,P2間の画素数pを算出してもよい。アパー
チャ7aの径の実際値は、画素数pと観察倍率とから求
められる。観察倍率が一定のときは、画素数pにてアパ
ーチャ径の実際値として扱って構わない。アパーチャ像
の観察倍率を特定する必要があるときは、ホルダ10を
駆動して較正マーク14を光軸位置に移動させる。この
後、走査コイル5で電子線2を偏向させて較正マーク1
4を走査し、較正マーク14の像をメモリ13へ取り込
む。そして、測長ユニット15に与えられた較正マーク
14の寸法A、Bの実際値とメモリ13の画像データ内
における寸法A,Bに対応した画素数とから観察倍率を
特定できる。
By the above operation, if the image of the aperture 7a and its surroundings is taken into the memory 13 as image data of m × n pixels as shown in FIG. The number p of pixels corresponding to the diameter of is specified. At this time, the position of the aperture 7a may be specified by performing a well-known edge detection as an image processing method. In addition, as shown in FIG.
Based on the data stored in 3, the intensity waveform X of the output signal of the holder 10 or the detector 11 is specified, and the positions P1 and P2 of the diameter of the aperture 7a are specified from the waveform X, and the points between the points P1 and P2 are specified. The number of pixels p may be calculated. The actual value of the diameter of the aperture 7a is obtained from the number of pixels p and the observation magnification. When the observation magnification is constant, the number of pixels p may be treated as the actual value of the aperture diameter. When it is necessary to specify the observation magnification of the aperture image, the holder 10 is driven to move the calibration mark 14 to the optical axis position. After this, the scanning coil 5 deflects the electron beam 2 to calibrate the calibration mark 1.
4 is scanned, and the image of the calibration mark 14 is captured in the memory 13. Then, the observation magnification can be specified from the actual values of the dimensions A and B of the calibration mark 14 given to the length measuring unit 15 and the number of pixels corresponding to the dimensions A and B in the image data of the memory 13.

【0013】上述したアパーチャ7aに対するレンズ
3,4の焦点調整、走査コイル5によるアパーチャ7a
や較正マーク14の走査、ホルダ10の移動は、オペレ
ータが手動で指示してもよいが、測長ユニット15から
の指令により自動的に処理することが好ましい。観察倍
率を適当な値に設定したときの較正マーク14の寸法
A,Bに対応する画素数を測長ユニット15に予め与
え、較正マーク14を電子線2で走査したときの観察像
の幅Aや間隔Bに相当する画素数が予め与えられた画素
数と一致するように走査コイル5の電流値を自動的に調
整すれば、アパーチャ7aの像を常に一定の倍率で観察
できる。
Focus adjustment of the lenses 3 and 4 with respect to the above-described aperture 7a, and aperture 7a by the scanning coil 5
Although the operator may manually instruct the scanning of the calibration mark 14 and the movement of the holder 10, it is preferable that the operator automatically process the scanning of the calibration mark 14 by a command from the length measuring unit 15. The number of pixels corresponding to the dimensions A and B of the calibration mark 14 when the observation magnification is set to an appropriate value is given to the length measuring unit 15 in advance, and the width A of the observed image when the calibration mark 14 is scanned by the electron beam 2 is given. If the current value of the scanning coil 5 is automatically adjusted so that the number of pixels corresponding to the distance B and the number of pixels corresponding to the interval B match, the image of the aperture 7a can always be observed at a constant magnification.

【0014】上記の処理では、アパーチャ7aの像を観
察するときの画素数m×nと走査コイル5による電子線
2の走査速度とに応じてアパーチャ径の測定精度が変化
する。必要な測定精度は電子顕微鏡に要求される最高分
解能によって異なるが、一例として、4〜5nm(ナノ
メートル)の分解能に対してアパーチャ径が数十μmの
場合、0.1μm程度の精度があれば十分である。
In the above process, the measurement accuracy of the aperture diameter changes depending on the number of pixels m × n when observing the image of the aperture 7a and the scanning speed of the electron beam 2 by the scanning coil 5. The required measurement accuracy depends on the maximum resolution required for the electron microscope, but as an example, if the aperture diameter is several tens of μm with respect to the resolution of 4 to 5 nm (nanometer), the accuracy of about 0.1 μm is required. It is enough.

【0015】次に、図4〜図9を参照しつつメモリ17
の記憶内容について説明する。なお、図1では二段のコ
ンデンサレンズ3,4が設けられているが、以下では簡
単のため一段のコンデンサレンズと見做して説明する。
また、図4〜図9においてIcはコンデンサレンズの励
磁電流を、αiは電子線の集束位置での開き半角を、A
Pはアパーチャ径をそれぞれ意味する。
Next, the memory 17 will be described with reference to FIGS.
The stored contents of will be described. Although the two-stage condenser lenses 3 and 4 are provided in FIG. 1, the following description will be made assuming that the condenser lens is a single-stage condenser lens for simplicity.
4 to 9, Ic is the exciting current of the condenser lens, αi is the half-angle of opening at the electron beam focusing position, A i
P means the aperture diameter, respectively.

【0016】電子線光学系の設計においては、コンデン
サレンズの励磁電流Icと、電子線の開き半角αiとの
関係が図4のように計算で求められる。また、電子線2
を目標位置で集束させたときのビーム径は主に色収差と
回折収差によって支配され、色収差dcはdc∝αi、回
折収差ddはdd∝αi-1であり、両収差ともに開き半径
αiの関数である。図5に励磁電流Icと各収差および
総合収差(色収差と回折収差の2乗和の平方根)との関
係を模式的に示す。この図5で総合収差が最も小さいと
きの励磁電流Ic(opt)が最小ビーム径を与える励磁
電流の最適値に相当する。図4および図5に示す曲線は
アパーチャ径をある一定値に固定したときのものであ
り、これらの曲線はアパーチャ径の変化に伴って位置を
変える。そこで、アパーチャ径の変化に伴うコンデンサ
レンズの励磁電流Icと開き半角αiとの関係を図6
に、アパーチャ径の変化に伴う励磁電流Icと各収差と
の関係を図7にそれぞれ示す。
In designing the electron beam optical system, the relationship between the exciting current Ic of the condenser lens and the half-angle αi of the electron beam is calculated as shown in FIG. Also, electron beam 2
Is mainly controlled by chromatic aberration and diffractive aberration, and chromatic aberration d c is d c ∝αi and diffractive aberration d d is d d ∝αi -1. It is a function of αi. FIG. 5 schematically shows the relationship between the excitation current Ic and each aberration and total aberration (square root of sum of squares of chromatic aberration and diffraction aberration). In FIG. 5, the exciting current Ic (opt) when the total aberration is the smallest corresponds to the optimum value of the exciting current that gives the minimum beam diameter. The curves shown in FIGS. 4 and 5 are obtained when the aperture diameter is fixed to a certain constant value, and the positions of these curves change as the aperture diameter changes. Therefore, the relationship between the exciting current Ic of the condenser lens and the half-angle αi of opening due to the change in the aperture diameter is shown in FIG.
7 shows the relationship between the exciting current Ic and each aberration associated with the change in the aperture diameter.

【0017】ここで、アパーチャ径の設計値は数十μm
程度まで小さく設定される場合があり、それに対する製
造誤差は5〜10μmに達することがある。このため、
励磁電流Icをアパーチャ径の設計値に対する最適値に
設定すると収差が小さくなりきらず、ビーム径が拡大し
て分解能が低下する。例えば、図7の色収差と回折収差
を総合し、アパーチャ径として40,50,60μmを
仮定した場合の総合収差と励磁電流Icとの関係を図8
に模式的に示すと、アパーチャ径が50μmのときの最
適な励磁電流はIc(opt,50)であり、これに対応する
ビーム径はdmin(50)である。しかし、製造誤差によ
りアパーチャ径の実際値が40μmにずれた場合、励磁
電流がIc(opt,50)のままではビーム径がd(40)ま
で拡大して分解能が低下する。このときのビーム径の変
化量は3〜4nmにも達することがあり、最高分解能が
4〜5nmの顕微鏡では分解能が二倍程度に悪化する。
Here, the design value of the aperture diameter is several tens of μm.
It may be set to a small degree, and the manufacturing error for it may reach 5 to 10 μm. For this reason,
If the exciting current Ic is set to the optimum value for the design value of the aperture diameter, the aberration will not be reduced, and the beam diameter will be expanded and the resolution will be reduced. For example, FIG. 8 shows the relationship between the total aberration and the exciting current Ic when the chromatic aberration and the diffractive aberration in FIG. 7 are integrated and the aperture diameters are assumed to be 40, 50, and 60 μm.
When the aperture diameter is 50 μm, the optimum exciting current is Ic (opt, 50), and the beam diameter corresponding to this is dmin (50). However, when the actual value of the aperture diameter deviates to 40 μm due to a manufacturing error, the beam diameter expands to d (40) and the resolution deteriorates when the exciting current remains Ic (opt, 50). The amount of change in the beam diameter at this time may reach 3 to 4 nm, and the resolution deteriorates by a factor of about 2 in a microscope having a maximum resolution of 4 to 5 nm.

【0018】上記の例において分解能を改善するには、
励磁電流Icをアパーチャ径40μmに対応した最適値
Ic(opt,40)に設定してビーム径をdmin(40)まで
小さくする必要がある。そこで、本実施例では複数のア
パーチャ径AP(1)〜AP(n)のそれぞれについ
て、電子線の収差が最小になるとき、換言すれば電子線
のビーム径が最小となって最高分解能が得られるときの
コンデンサレンズの励磁電流の最適値Ic(1)〜Ic
(n)を予め求め、これらを対応させたテーブルを図9
に示すように作成してメモリ17に記憶させている。励
磁電流Icの最適値は電子光学的に計算してもよいし、
複数のアパーチャ径のそれぞれにつき、金粒子などを直
接観察しつつ最高分解能が得られるように励磁電流を調
整して決定してもよい。なお、テーブルでなく、アパー
チャ径と励磁電流の最適値との関係を示す近似式を求め
てメモリ17に記憶させてもよい。
To improve the resolution in the above example,
It is necessary to set the exciting current Ic to an optimum value Ic (opt, 40) corresponding to an aperture diameter of 40 μm and reduce the beam diameter to dmin (40). Therefore, in this embodiment, for each of the plurality of aperture diameters AP (1) to AP (n), when the aberration of the electron beam becomes the minimum, in other words, the beam diameter of the electron beam becomes the minimum, and the highest resolution is obtained. Optimum values Ic (1) to Ic of the exciting current of the condenser lens when being driven
FIG. 9 shows a table in which (n) is obtained in advance and associated with each other.
Are created and stored in the memory 17. The optimum value of the exciting current Ic may be calculated electronically,
For each of the plurality of aperture diameters, the exciting current may be adjusted and determined so that the highest resolution can be obtained while directly observing gold particles and the like. Instead of the table, an approximate expression indicating the relationship between the aperture diameter and the optimum value of the exciting current may be obtained and stored in the memory 17.

【0019】上述した測長ユニット15にてアパーチャ
径が求められると、その値に対応した信号が最適値特定
ユニット16に出力される。最適値特定ユニット16
は、与えられたアパーチャ径に対応する励磁電流の最適
値をメモリ17のテーブルを参照して特定する。励磁電
流の最適値が特定されると、それらの情報がレンズ電源
制御ユニット18,19に与えられる。レンズ電源制御
ユニット18,19は、レンズ電源20,21からコン
デンサレンズ3,4に与えられる励磁電流が上記最適値
に一致するようレンズ電源20,21を制御する。以上
の処理により、アパーチャ7aが新たに設定される毎に
オペレータがコンデンサレンズ3,4の励磁電流を調整
しなくても、コンデンサレンズ3,4の励磁電流がアパ
ーチャ7aの実際の径に対応した最適値に自動的に設定
されて最高分解能が引き出される。
When the above-described length measuring unit 15 determines the aperture diameter, a signal corresponding to the value is output to the optimum value specifying unit 16. Optimal value identification unit 16
Specifies the optimum value of the exciting current corresponding to the given aperture diameter by referring to the table of the memory 17. When the optimum value of the exciting current is specified, such information is given to the lens power supply control units 18 and 19. The lens power supply control units 18 and 19 control the lens power supplies 20 and 21 so that the exciting currents supplied from the lens power supplies 20 and 21 to the condenser lenses 3 and 4 match the optimum values. By the above processing, even if the operator does not adjust the exciting current of the condenser lenses 3 and 4 every time the aperture 7a is newly set, the exciting current of the condenser lenses 3 and 4 corresponds to the actual diameter of the aperture 7a. It is automatically set to the optimum value and the maximum resolution is derived.

【0020】以上の実施例では、レンズ電源20,21
がレンズ設定手段を、走査コイル5と、ホルダ10、検
出器11、アンプ12、メモリ13および測長ユニット
15の組合せが測長手段を、メモリ17が記憶手段を、
走査コイル5が偏向手段を、ホルダ10、検出器11、
アンプ12およびメモリ13の組合せが検出手段を、測
長ユニット15がアパーチャ径特定手段を、最適値特定
ユニット16が最適値特定手段を、レンズ電源制御ユニ
ット18,19がレンズ制御手段をそれぞれ構成する。
なお、図1ではアパーチャ7が対物レンズ6から軸方向
にずれているが、同一位置にあってもよい。アパーチャ
7の走査用のコイルを走査コイル5とは別に設けてもよ
い。実施例では励磁電流の最適値の設定までを自動化し
たが、例えば最適値特定ユニット16にて特定された励
磁電流の最適値、あるいはメモリ17に格納されたテー
ブルをCRT等にてオペレータに表示し、その表示に従
ってオペレータが励磁電流を設定してもよい。本発明は
走査型電子顕微鏡に限らず、荷電粒子線を照射する各種
の装置、例えば電子線縮小転写装置に使用できる。
In the above embodiments, the lens power supplies 20 and 21 are used.
Is a lens setting means, a combination of the scanning coil 5, the holder 10, the detector 11, the amplifier 12, the memory 13 and the length measuring unit 15 is a length measuring means, and the memory 17 is a storage means.
The scanning coil 5 serves as a deflecting means, a holder 10, a detector 11,
The combination of the amplifier 12 and the memory 13 constitutes a detecting means, the length measuring unit 15 constitutes an aperture diameter specifying means, the optimum value specifying unit 16 constitutes an optimum value specifying means, and the lens power supply control units 18 and 19 constitute lens controlling means. .
Although the aperture 7 is axially displaced from the objective lens 6 in FIG. 1, it may be at the same position. A coil for scanning the aperture 7 may be provided separately from the scanning coil 5. Although the setting of the optimum value of the exciting current is automated in the embodiment, for example, the optimum value of the exciting current specified by the optimum value specifying unit 16 or the table stored in the memory 17 is displayed to the operator by a CRT or the like. The operator may set the exciting current according to the display. The present invention is not limited to the scanning electron microscope, and can be used in various apparatuses that irradiate a charged particle beam, for example, an electron beam reduction transfer apparatus.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アパーチャ径の実際値を求めてそれに対応したレンズ設
定手段の物理量の最適値を特定できるので、コンデンサ
レンズの状態をアパーチャ径に合わせて設定するには、
特定された最適値に従ってレンズ設定手段の物理量を設
定するだけで足り、手探り状態で調整を行なう必要がな
い。従って、コンデンサレンズの調整に要する手間が軽
減されて装置の停止時間が短縮され、熟練者でなくても
正確な調整が可能となる。特に請求項3の発明では、特
定された最適値に従ってコンデンサレンズの状態を調整
するだけで荷電粒子線のビーム径を最小に絞ることがで
きる。請求項4の発明では最適値が自動的に特定され、
最適値の特定に人為的誤差が生じない。請求項5の発明
ではコンデンサレンズの状態がアパーチャ径の実際値に
合わせて自動的に最適化され、装置の停止時間を最小に
止めることができる。請求項6の発明ではアパーチャ径
の実際値に合わせてコンデンサレンズの励磁電流を簡単
かつ正確に設定できる。
As described above, according to the present invention,
Since the actual value of the aperture diameter can be obtained and the optimum value of the physical quantity of the lens setting means corresponding to it can be specified, to set the state of the condenser lens according to the aperture diameter,
It suffices to set the physical quantity of the lens setting means according to the specified optimum value, and there is no need to make adjustments in a fumbling state. Therefore, the labor required for adjusting the condenser lens is reduced, the down time of the apparatus is shortened, and accurate adjustment can be performed even by an unskilled person. Particularly, in the invention of claim 3, the beam diameter of the charged particle beam can be minimized only by adjusting the state of the condenser lens according to the specified optimum value. In the invention of claim 4, the optimum value is automatically specified,
There is no human error in specifying the optimum value. In the invention of claim 5, the state of the condenser lens is automatically optimized according to the actual value of the aperture diameter, and the stop time of the apparatus can be minimized. According to the invention of claim 6, the exciting current of the condenser lens can be set easily and accurately according to the actual value of the aperture diameter.

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

【図1】本発明の実施例に係る走査型電子顕微鏡の概略
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の較正マークの一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a calibration mark shown in FIG.

【図3】図1のアパーチャおよびその周辺を観察したと
きの像を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an image when the aperture of FIG. 1 and its periphery are observed.

【図4】コンデンサレンズの励磁電流と電子線の開き半
角との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an exciting current of a condenser lens and an opening half angle of an electron beam.

【図5】コンデンサレンズの励磁電流と諸収差との関係
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an exciting current of a condenser lens and various aberrations.

【図6】図4からアパーチャ径が変化したときの状態を
示す図。
6 is a diagram showing a state when the aperture diameter is changed from FIG.

【図7】図5からアパーチャ径が変化したときの状態を
示す図。
7 is a diagram showing a state when the aperture diameter is changed from FIG.

【図8】コンデンサレンズの励磁電流と総合収差との関
係を複数のアパーチャ径に対応させて示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an exciting current of a condenser lens and a total aberration in association with a plurality of aperture diameters.

【図9】アパーチャ径とコンデンサレンズの励磁電流と
を対応させたテーブルの一例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a table in which an aperture diameter and an exciting current of a condenser lens are associated with each other.

【図10】一般的な走査型電子顕微鏡の構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a general scanning electron microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 電子線 3,4 コンデンサレンズ 5 走査コイル 6 対物レンズ 7 アパーチャプレート 7a アパーチャ 8 試料 10 ホルダ 11 検出器 12 アンプ 13 メモリ 14 較正マーク 15 測長ユニット 16 最適値特定ユニット 17 メモリ 18,19 レンズ電源制御ユニット 20,21 レンズ電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Electron beam 3,4 Condenser lens 5 Scanning coil 6 Objective lens 7 Aperture plate 7a Aperture 8 Sample 10 Holder 11 Detector 12 Amplifier 13 Memory 14 Calibration mark 15 Length measuring unit 16 Optimum value specifying unit 17 Memory 18, 19 Lens power supply control unit 20,21 Lens power supply

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子線を集束させるコンデンサレン
ズと、 前記コンデンサレンズの集束作用を支配する物理量を設
定するレンズ設定手段と、 前記コンデンサレンズから射出された荷電粒子線を整形
するアパーチャと、を具備する荷電粒子線照射装置にお
いて、 前記アパーチャの径の実際値を測定する測長手段と、 前記アパーチャの径と前記レンズ設定手段の前記物理量
の最適値との相関関係を示す情報を記憶する記憶手段
と、を設けたことを特徴とする荷電粒子線照射装置。
1. A condenser lens for focusing a charged particle beam, lens setting means for setting a physical quantity that governs the focusing action of the condenser lens, and an aperture for shaping a charged particle beam emitted from the condenser lens. In the charged particle beam irradiation apparatus provided, a length measuring unit for measuring an actual value of the diameter of the aperture, and a memory for storing information indicating a correlation between the diameter of the aperture and the optimum value of the physical quantity of the lens setting unit. A charged particle beam irradiation apparatus comprising:
【請求項2】 荷電粒子線を集束させるコンデンサレン
ズと、 前記コンデンサレンズの集束作用を支配する物理量を設
定するレンズ設定手段と、 目標物を荷電粒子線で走査すべく前記コンデンサレンズ
から射出された荷電粒子線を偏向する偏向手段と、 前記コンデンサレンズから射出された荷電粒子線を整形
するアパーチャと、 前記アパーチャを荷電粒子線で走査したときの前記アパ
ーチャ形状に相関する物理量の変化を検出する検出手段
と、 前記検出手段の検出結果に基づいて前記アパーチャの径
の実際値を特定するアパーチャ径特定手段と、 前記アパーチャの径と前記レンズ設定手段の前記物理量
の最適値との相関関係を示す情報を記憶する記憶手段
と、を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。
2. A condenser lens for focusing a charged particle beam, lens setting means for setting a physical quantity that governs the focusing action of the condenser lens, and a condenser lens for scanning a target object with the charged particle beam. Deflection means for deflecting the charged particle beam, an aperture for shaping the charged particle beam emitted from the condenser lens, and detection for detecting a change in a physical quantity correlated with the aperture shape when the aperture is scanned by the charged particle beam. Means, aperture diameter specifying means for specifying the actual value of the diameter of the aperture based on the detection result of the detecting means, and information indicating the correlation between the diameter of the aperture and the optimum value of the physical quantity of the lens setting means. A charged particle beam irradiation apparatus comprising: a storage unit that stores the.
【請求項3】 請求項1または2記載の荷電粒子線照射
装置において、 前記最適値は、目標物に照射される荷電粒子線のビーム
径が最小となるときの前記レンズ設定手段の前記物理量
に相当することを特徴とする荷電粒子線照射装置。
3. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the optimum value is the physical quantity of the lens setting means when the beam diameter of the charged particle beam with which the target object is irradiated is minimized. A charged particle beam irradiation device characterized by being equivalent.
【請求項4】 請求項1または2記載の荷電粒子線照射
装置において、 前記アパーチャの径の実際値に対応する前記物理量の最
適値を前記記憶手段の記憶内容に従って特定する最適値
特定手段を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装
置。
4. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, further comprising an optimum value specifying unit that specifies an optimum value of the physical quantity corresponding to an actual value of the diameter of the aperture according to the stored contents of the storage unit. A charged particle beam irradiation device characterized by the above.
【請求項5】 請求項4記載の荷電粒子線照射装置にお
いて、 前記物理量が前記最適値特定手段にて特定された最適値
となるよう前記レンズ設定手段を制御するレンズ制御手
段を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。
5. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 4, further comprising a lens control unit that controls the lens setting unit so that the physical quantity becomes the optimum value specified by the optimum value specifying unit. Charged particle beam irradiation device.
【請求項6】 請求項1または2記載の荷電粒子線照射
装置において、 前記物理量が前記コンデンサレンズの励磁電流であるこ
とを特徴とする荷電粒子線照射装置。
6. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the physical quantity is an exciting current of the condenser lens.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010062088A (en) * 2008-09-05 2010-03-18 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle-beam apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010062088A (en) * 2008-09-05 2010-03-18 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle-beam apparatus
US8405026B2 (en) 2008-09-05 2013-03-26 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus

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