JPH1050245A - Focusing method in charged particle beam device - Google Patents

Focusing method in charged particle beam device

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JPH1050245A
JPH1050245A JP20805696A JP20805696A JPH1050245A JP H1050245 A JPH1050245 A JP H1050245A JP 20805696 A JP20805696 A JP 20805696A JP 20805696 A JP20805696 A JP 20805696A JP H1050245 A JPH1050245 A JP H1050245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
charged particle
magnification
focusing
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20805696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Asari
敏弘 浅利
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1050245A publication Critical patent/JPH1050245A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make accurate automatic focusing possible without producing the omission of a necessary wave form in automatic focusing operation, and capable of keeping the distinctive feature of a sample within the scanning range of an electron beam even if a scanning distance is narrowed. SOLUTION: As the pre-stage of focusing operation, magnification for focusing is assigned in a computer 5. The computer 5 calculates the distance S1 of the actual spot by the magnification. The maximum effective scanning distance S2 is previously set in the computer 5. The maximum effective scanning distance S2 is the distance at which the omission of wave form information is not produced. The computer 5 compares two kinds of distances S1 and S2 , and if S1 is larger than S2 it converts the distance of the scanning spot in the scanning direction of electron beams from S1 to S2 , and makes the magnification in the scanning direction of electron beams high.

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に関
する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a focusing method for a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope which can automatically focus 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 is provided with an automatic focusing function. In this focusing, the excitation of the focusing lens is changed stepwise, and a predetermined area 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 reflected electrons are detected, and a detection signal is integrated for each focusing state. Then, the integrated value of the detection signal in each focusing state is compared, the focusing state when the maximum value is obtained is determined as the focal point position, and the excitation of the focusing lens is set to that state.

【0003】また、半導体デバイスなどの試料の場合に
は、x方向又はy方向の連続パターンに対して、連続方
向に垂直(パターンに対して垂直に交差する)方向に電
子ビームを走査している。
In the case of a sample such as a semiconductor device, an electron beam is scanned in a direction perpendicular to the continuous direction (intersecting perpendicularly to the pattern) with respect to a continuous pattern in the x direction or the y direction. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した焦
点合わせにおいて、電子ビームは所定の倍率の条件下で
ディジタル的に走査される。図1は倍率が低い場合の試
料像と電子ビームの走査スポットとの関係を示してお
り、図1の上部には走査像(電子ビームの試料上の走査
範囲に相当)を示し、図1の下部には電子ビームの走査
スポットを示している。なお、図1の走査像中Pで示し
た部分は試料の特徴部分であり、この部分において大き
な2次電子信号の変化が検出される部分である。
In the above focusing, the electron beam is digitally scanned under the condition of a predetermined magnification. FIG. 1 shows the relationship between the sample image and the scanning spot of the electron beam when the magnification is low. A scanning image (corresponding to the scanning range of the electron beam on the sample) is shown in the upper part of FIG. The lower part shows the scanning spot of the electron beam. The portion indicated by P in the scanned image in FIG. 1 is a characteristic portion of the sample, and a portion where a large change in the secondary electron signal is detected.

【0005】この倍率が低い場合、試料の比較的広い範
囲で電子ビームが走査され、例えば、画素512ポイン
トで図中横方向に走査される。この場合、図1の下部に
示すように、電子ビームの走査スポットの間隔は比較的
長くなる。
[0005] When the magnification is low, the electron beam is scanned over a relatively wide area of the sample, for example, in the horizontal direction in the figure at 512 pixels. In this case, as shown in the lower part of FIG. 1, the interval between the scanning spots of the electron beam becomes relatively long.

【0006】図2は倍率が高い場合の試料像と電子ビー
ムの走査スポットとの関係を示しており、図2の上部に
は走査像を示し、図2の下部には電子ビームの走査スポ
ットを示している。なお、図2の走査像中Pで示した部
分は試料の特徴部分であり、この部分において大きな2
次電子信号の変化が検出される部分である。
FIG. 2 shows the relationship between the sample image and the scanning spot of the electron beam when the magnification is high. The scanning image is shown in the upper part of FIG. 2, and the scanning spot of the electron beam is shown in the lower part of FIG. Is shown. The portion indicated by P in the scanning image in FIG. 2 is a characteristic portion of the sample, and a large 2
This is the part where the change in the next electron signal is detected.

【0007】この倍率が高い場合、試料の比較的広い範
囲で電子ビームが走査され、例えば、画素512ポイン
トで図中横方向に走査される。この場合、図2の下部に
示すように、電子ビームの走査スポットの間隔は比較的
短くなる。
[0007] When the magnification is high, the electron beam is scanned over a relatively wide area of the sample, for example, in the horizontal direction in the drawing at 512 pixels. In this case, as shown in the lower part of FIG. 2, the interval between the scanning spots of the electron beam is relatively short.

【0008】上記した倍率が低い場合と高い場合を比較
すると、倍率が低い場合、電子ビームの走査によって得
られた2次電子検出信号のピークプロファイルは、電子
ビーム走査時のサンプリング間隔が粗くなるために、倍
率が高い場合に比較して波形情報の落ちが発生する。
A comparison between the case where the magnification is low and the case where the magnification is high indicates that when the magnification is low, the peak profile of the secondary electron detection signal obtained by electron beam scanning has a coarse sampling interval during electron beam scanning. In addition, waveform information drops as compared with the case where the magnification is high.

【0009】この波形情報の落ちが発生すると、焦点合
わせ時の対物レンズフォーカス値に対する試料上のパタ
ーンの形状が効果的に現れず、ピークプロファイルがう
まく取れない場合が生じる。この結果、自動焦点合わせ
を失敗するケースが生じることがある。
When the waveform information drops, the shape of the pattern on the sample relative to the focus value of the objective lens at the time of focusing does not appear effectively, and a peak profile may not be obtained properly. As a result, there may be cases where automatic focusing fails.

【0010】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、自動焦点合わせを常に最適に実行
できる荷電粒子ビームにおける焦点合わせ方法を実現す
るにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize a focusing method for a charged particle beam that can always automatically perform automatic focusing.

【0011】[0011]

【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
れた信号を微分した後その微分信号を積算し、集束レン
ズを最大積算信号が得られた時の強度に設定するように
した焦点合わせ方法において、予め荷電粒子ビームの最
大有効走査間隔を設定し、この最大有効走査間隔と設定
倍率に基づく実際の走査間隔とを比較し、実際の走査間
隔が最大有効走査間隔以上の場合は、少なくとも荷電粒
子ビームの走査方向における倍率を高めて実際の走査間
隔を最大有効走査間間隔以下とする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 performed. Each time, the irradiation position of the charged particle beam on the sample is scanned, the signal obtained by this scanning is differentiated, the differentiated signal is integrated, and the focusing lens is adjusted to the intensity at which the maximum integrated signal was obtained. In the focusing method that is set, the maximum effective scanning interval of the charged particle beam is set in advance, and the maximum effective scanning interval is compared with the actual scanning interval based on the set magnification. When the interval is longer than the interval, at least the magnification in the scanning direction of the charged particle beam is increased to set the actual scanning interval to be equal to or less than the maximum effective scanning interval.

【0012】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、予め荷電粒子ビーム
の最大有効走査間隔を設定し、この最大有効走査間隔と
設定倍率に基づく実際の走査間隔とを比較し、実際の走
査間隔が最大有効走査間隔以上の場合は、少なくとも荷
電粒子ビームの走査方向における倍率を高めて実際の走
査間隔を最大有効走査間間隔以下とするようにした。
In the focusing in the charged particle beam apparatus according to the first aspect of the present invention, the maximum effective scanning interval of the charged particle beam is set in advance, and the maximum effective scanning interval is compared with the actual scanning interval based on the set magnification. When the actual scanning interval is longer than the maximum effective scanning interval, at least the magnification in the scanning direction of the charged particle beam is increased so that the actual scanning interval is shorter than the maximum effective scanning interval.

【0013】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、微分信号の最大値が得ら
れる走査位置を検出し、この走査位置が倍率を高めたと
きの荷電粒子ビームの走査範囲に入るようにイメージシ
フト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 a scanning position at which a maximum value of a differential signal is obtained is detected, and a scanning range of the charged particle beam when the scanning position is increased in magnification. It is characterized by performing an image shift so as to enter.

【0014】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、微分信号の最大値が
得られる走査位置を検出し、この走査位置に基づいてイ
メージシフトを行い、この走査位置が倍率を高めたとき
の荷電粒子ビームの走査範囲に入るようした。
In the focusing in the charged particle beam apparatus according to the second aspect of the present invention, a scanning position at which the maximum value of the differential signal is obtained is detected, and an image shift is performed based on the scanning position. Was set to fall within the scanning range of the charged particle beam when the value of was increased.

【0015】[0015]

【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3は本発明に基づく走査
電子顕微鏡の一例を示しており、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。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows an example of a scanning electron microscope according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an electron gun. An electron beam EB generated from the electron gun 1 is focused on a focusing lens 2 and an objective lens (final stage focusing lens) 3 Is focused on the sample 4 finely.

【0016】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。
An exciting current is supplied from the computer 5 to the objective lens 3 via the objective lens control unit 6.
The electron beam EB is deflected by the deflector 7,
The irradiation position of the electron beam on the sample 4 is scanned. The deflector 7 has an electron beam deflection unit 8 from the computer 5,
The scanning signal is supplied via the amplifier 9. Reference numeral 10 denotes a dynamic focus lens.
Is supplied with a dynamic focus lens current from the computer 5 via the dynamic focus lens control unit 11.

【0017】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。
Secondary electrons generated by irradiating the sample 4 with an electron beam are detected by a secondary electron detector 12. The detection signal of the detector 12 is supplied to a cumulative addition unit 14 after being amplified by an amplifier 13. The accumulative addition unit 14 stores a detection signal at a 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 outputs the detection signal based on the scanning of the same linear area on the sample. Cumulative addition is performed on the memory address.

【0018】累計加算ユニット14からの出力信号は、
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の出力信号はコンピュータ5
に供給される。
The output signal from the cumulative addition unit 14 is
The signal is supplied to the signal differentiating unit 15 to perform a differentiating process. The signal from the signal differentiating unit 15 is supplied to an integrating unit 17 via an absolute value inverting unit 16 and is integrated. The output signal of the integration unit 17 is a computer 5
Supplied to

【0019】また、絶対値反転ユニット16の出力はピ
ークプロファイル記憶ユニット18に供給され、このユ
ニット18にはX方向とY方向のピークプロファイルが
記憶される。ピークプロファイル記憶ユニット18に記
憶されたピークプロファイルは、波形変化チェックユニ
ット19に供給されて後述する波形変化がチェックされ
る。
The output of the absolute value reversing unit 16 is supplied to a peak profile storage unit 18 which stores the peak profiles in the X and Y directions. The peak profile stored in the peak profile storage unit 18 is supplied to a waveform change check unit 19, where a waveform change described later is checked.

【0020】波形変化チェックユニット19では、絶対
値反転微分信号の最大値の座標(入力信号の最大変化量
を持つ点)を記憶する。この座標値データは、イメージ
シフトユニット20に供給される。イメージシフトユニ
ット20は、供給された座標値データに基づいて、電子
ビーム偏向ユニット8にイメージシフト信号を供給す
る。このような構成の動作を次に説明する。
The waveform change check unit 19 stores the coordinates of the maximum value of the absolute value inverted differential signal (point having the maximum change amount of the input signal). The coordinate value data is supplied to the image shift unit 20. The image shift unit 20 supplies an image shift signal to the electron beam deflection unit 8 based on the supplied coordinate value data. The operation of such a configuration will now be described.

【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 deflecting unit 8 and supplies a predetermined two-dimensional scanning signal from the 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 the irradiation of 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 a 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。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。
Next, 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. Then, when the focusing mode is instructed to the computer 5, the computer 5
Sets a reference lens value to 3 for the objective lens via the objective lens control unit 6. Further, the computer 5 sets a dynamic focus value for data sampling on the dynamic focus lens 10 via the dynamic focus lens control unit 11.

【0023】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、例えば、試料4上
でy方向に直線状に配置されたパターンに対して、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, for example, an electron beam is repeatedly scanned in the x direction on a pattern linearly arranged in the y direction on the sample 4. 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.

【0024】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。図4(a)は累計加算
された検出信号波形を示している。
The detection signal of the secondary electron detector 12 is supplied to the amplifier 1
After being amplified by 3, it is supplied to a cumulative addition unit 14. The accumulative addition unit 14 stores a detection signal at a 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 outputs the detection signal based on the scanning of the same linear area on the sample. Cumulative addition is performed on the memory address. This operation improves the SN ratio of the detection signal. FIG. 4A shows a detection signal waveform obtained by cumulative addition.

【0025】累計加算ユニット14で累計加算された検
出信号は信号微分ユニット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。図4(b)の実線は微分信号
を示しており、また、点線は絶対値反転処理された信号
を示している。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。図4(c)は積分
信号を示しており、最終の積分値であるピーク値が積分
ユニット17からコンピュータ5に供給される。
The detection signals obtained by the cumulative addition in the cumulative addition unit 14 are differentiated in a signal differentiating unit 15. Further, the differential signal is subjected to absolute value inversion processing in an absolute value inversion unit 16. The solid line in FIG. 4B indicates the differentiated signal, and the dotted line indicates the signal subjected to the absolute value inversion processing. The signal subjected to the absolute value inversion processing is subjected to integration processing in an integration unit 17. FIG. 4C shows the integration signal, and the peak value which is the final integration value is supplied from the integration unit 17 to the computer 5.

【0026】上記した一連の信号処理は、コンピュータ
5によりダイナミックフォーカスレンズ制御ユニット1
1と電子ビーム偏向ユニット8とを制御して繰り返し実
行される。すなわち、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
料の所定領域の直線状走査を行うための走査信号を偏向
器7に供給する。
The above series of signal processing is performed by the computer 5 by the dynamic focus lens control unit 1.
1 and the electron beam deflection unit 8 are repeatedly executed. That is, the dynamic focus lens control unit 11 supplies a stepwise exciting current to the dynamic focus lens 10, and the electron beam deflecting unit 8 performs a linear scan of a predetermined region of the sample every time the stepwise exciting current changes. A scanning signal to be performed is supplied to the deflector 7.

【0027】この結果、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。従って、
コンピュータ5には、ダイナミックフォーカスレンズ1
0の各励磁ステップごとの積分ユニット16の積分値が
記憶される。
As a result, the secondary electron signal detected by the detector 12 in the focus state by each step-like excitation current is amplified by the amplifier 13 and then
The signal is supplied to the signal differentiating unit 15. After the negative signal of the differentiated signal is inverted by the absolute value inverting unit 16, the integrating process is performed by the integrating unit 17. Therefore,
The computer 5 includes a dynamic focus lens 1
The integration value of the integration unit 16 for each excitation step of 0 is stored.

【0028】コンピュータ5は、対物レンズ制御ユニッ
ト8を制御し、供給された各励磁ステップごとの積分値
を比較し、最大の積分値が得られたときのダイナミック
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。
The computer 5 controls the objective lens control unit 8, compares the supplied integral values for each excitation step, and adds the excitation intensity of the dynamic focus lens when the maximum integral value is obtained. The objective lens 3 is set to the intensity, and the focusing operation is performed in this manner.

【0029】さて、上記した焦点合わせ動作の前段階と
して、コンピュータ5には焦点合わせてのための倍率が
指定される。コンピュータ5はこの倍率より実際の走査
スポットの間隔S1 を算出する。一方、コンピュータ5
には事前に最大有効走査間隔S2 が設定されている。こ
の最大有効走査間隔S2 は、波形情報の落ちがない間隔
である。
As a pre-stage of the focusing operation, the computer 5 is designated with a magnification for focusing. Computer 5 calculates the distance S 1 of the actual scanning spot than this ratio. On the other hand, computer 5
The maximum effective scanning intervals S 2 beforehand is set to. This maximum effective scanning interval S 2 is the interval there is no fall of the waveform information.

【0030】コンピュータ5は2種の間隔S1 とS2
を比較し、S1 がS2 以下であればただちに上記した一
連の自動焦点合わせ動作を実行する。逆に、S1 がS2
以上であれば、電子ビームの走査方向の走査スポットの
間隔をS1 からS2 に変更し、電子ビームの走査方向の
倍率を高倍率とする。図5はこの操作を図示しており、
図5(a)は図の横方向(X方向)の走査幅D1 が図5
(b)に示すようにより狭い走査幅D2 とされ、上記し
た一連の自動焦点合わせ動作が実行される。
The computer 5 compares the two types of intervals S 1 and S 2, and if S 1 is equal to or less than S 2 , immediately executes the series of automatic focusing operations described above. Conversely, S 1 becomes S 2
If more than, the spacing of the scanning direction of the scanning spot of the electron beam is changed from S 1 to S 2, the magnification of the scanning direction of the electron beam with high magnification. FIG. 5 illustrates this operation.
5 (a) is the scanning width D 1 of the horizontal direction (X direction) in FIG. 5
(B) to be a scanning width D 2 narrower as shown, a series of automatic focusing operation described above is executed.

【0031】このような操作により、電子ビームの走査
スポット間隔は波形情報の落ちがない間隔とされるた
め、正確な自動焦点合わせを実行することができる。図
6はS1 がS2 以上のケースで、走査幅をX方向とY方
向の両方向共に狭く(倍率を高く)したもので、図6
(a)は走査幅を調整する前の電子ビームの走査領域を
示し、図6(b)はX方向,Y方向共に走査幅をD1
狭くした走査領域を示している。この場合でも、電子ビ
ームの走査スポット間隔は波形情報の落ちがない間隔と
されるため、正確な自動焦点合わせを実行することがで
きる。
By such an operation, the interval between the scanning spots of the electron beam is set to an interval at which the waveform information does not drop, so that accurate automatic focusing can be executed. FIG. 6 shows a case where S 1 is equal to or larger than S 2 , and the scanning width is narrowed (increased in magnification) in both the X direction and the Y direction.
(A) shows a scanning area in front of the electron beam to adjust the scanning width, FIG. 6 (b) X direction, the scan width in the Y direction both show the scanning area narrowed to D 1. Even in this case, since the interval between the scanning spots of the electron beam is set to an interval where the waveform information does not drop, accurate automatic focusing can be performed.

【0032】図7は本発明の他の実施の形態を説明する
ための図であり、まず設定倍率で上記した一連の自動焦
点合わせ動作が実行される。この動作により得られた絶
対値反転微分信号は、ライン方向のピークプロファイル
を記憶する記憶ユニット18に供給される。この記憶ユ
ニット18に記憶されたピークプロファイルは、波形変
化チェックユニット19に供給され、このユニット19
において波形最大変化座標が求められる。例えば、図4
(b)の絶対値反転された微分信号では、波形最大変化
座標はQ点となる。
FIG. 7 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention. First, a series of automatic focusing operations described above are executed at a set magnification. The absolute value inverted differential signal obtained by this operation is supplied to the storage unit 18 that stores the peak profile in the line direction. The peak profile stored in the storage unit 18 is supplied to a waveform change check unit 19, and this unit 19
, The waveform maximum change coordinates are obtained. For example, FIG.
In the differential signal in which the absolute value is inverted in (b), the waveform maximum change coordinate is point Q.

【0033】この波形最大変化座標はイメージシフトユ
ニット20に供給されるが、このイメージシフトユニッ
ト20は供給された座標が走査像の画面の中心位置に移
動するようにイメージシフト信号を偏向ユニット8に供
給する。この結果、偏向ユニット8から偏向器7には偏
向信号にイメージシフト信号が加算された信号が供給さ
れ、試料の特徴領域が電子ビームの走査領域の中心部分
に位置することになる。
The waveform maximum change coordinates are supplied to the image shift unit 20. The image shift unit 20 sends an image shift signal to the deflection unit 8 so that the supplied coordinates move to the center position of the screen of the scanned image. Supply. As a result, a signal obtained by adding the image shift signal to the deflection signal is supplied from the deflection unit 8 to the deflector 7, and the characteristic region of the sample is located at the center of the scanning region of the electron beam.

【0034】この後、コンピュータ5は2種の間隔S1
とS2 とを比較し、S1 がS2 以下であればただちに上
記した一連の自動焦点合わせ動作を実行する。逆に、S
1 がS2 以上であれば、電子ビームの走査方向の走査ス
ポットの間隔をS1 からS2に変更し、電子ビームの走
査方向の倍率を高倍率とする。図7(a)は上記した一
連の動作を開始する前の電子ビームの走査領域を示し、
図7(b)はイメージシフトが実行され、更に、X方向
の倍率が高められた後の電子ビームの走査領域D2 を示
している。
After that, the computer 5 sets two intervals S 1.
And compared with the S 2, S 1 executes a series of automatic focusing operation immediately above if S 2 or less. Conversely, S
If 1 is S 2 or more, the interval between the scanning direction of the scanning spot of the electron beam is changed from S 1 to S 2, the magnification of the scanning direction of the electron beam with high magnification. FIG. 7A shows a scanning region of the electron beam before starting the above-described series of operations,
7 (b) is the image shift is executed, further, shows a scanning region D 2 of the electron beam after the magnification of the X-direction is increased.

【0035】この実施の形態では、常に試料上の特徴部
分が電子ビームの走査領域の中心部分に位置するため、
自動焦点合わせ動作の際に各励磁ステップごとの積分値
変化が大きくなり、より正確な焦点合わせを実行するこ
とができる。なお、波形最大変化座標を必ずしも走査範
囲の中心に位置させる必要はなく、電子ビームの走査範
囲にこの座標が含まれれば良い。
In this embodiment, since the characteristic portion on the sample is always located at the center of the scanning area of the electron beam,
At the time of the automatic focusing operation, a change in the integral value at each excitation step becomes large, and more accurate focusing can be performed. Note that the waveform maximum change coordinate does not necessarily need to be located at the center of the scanning range, and it is sufficient that this coordinate is included in the scanning range of the electron beam.

【0036】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、電子
ビームを連続パターンに垂直に走査する場合について説
明したが、不規則に凹凸を有する試料上を走査するよう
にしても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these embodiments. For example, although secondary electrons are detected, reflected electrons may be detected. In addition, although the case where the electron beam is scanned perpendicularly to the continuous pattern has been described, the scanning may be performed on a sample having irregular irregularities.

【0037】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、検出信号
を微分して絶対値反転させた後に積算処理を行うように
構成したが、検出信号そのものを積算処理しても良い。
更にまた、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, although the integration processing is performed after differentiating and inverting the absolute value of the detection signal, the detection signal itself may be integrated.
Furthermore, although an electron beam apparatus such as a scanning electron microscope has been described as an example, the present invention can be applied to an ion beam apparatus.

【0038】なお、上記した各実施の形態では、電子ビ
ームの走査間隔を最大有効走査間隔としたが、電子ビー
ムの走査間隔は、最大有効走査間隔より狭い間隔として
も良い。
In the above embodiments, the scanning interval of the electron beam is the maximum effective scanning interval. However, the scanning interval of the electron beam may be smaller than the maximum effective scanning interval.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
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、予め荷電粒子ビームの最大有効走査間隔を設定
し、この最大有効走査間隔と設定倍率に基づく実際の走
査間隔とを比較し、実際の走査間隔が最大有効走査間隔
以上の場合は、少なくとも荷電粒子ビームの走査方向に
おける倍率を高めて実際の走査間隔を最大有効走査間間
隔以下とするようにしたので、自動焦点合わせ動作にお
いて、必要な波形の落ちが生じることはなく、正確な自
動焦点合わせを実行することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
In the focusing in the charged particle beam apparatus based on, the maximum effective scanning interval of the charged particle beam is set in advance, and the maximum effective scanning interval is compared with the actual scanning interval based on the set magnification. If the effective scanning interval is longer than the effective scanning interval, at least the magnification in the scanning direction of the charged particle beam is increased so that the actual scanning interval is equal to or less than the maximum effective scanning interval. It does not occur and accurate autofocusing can be performed.

【0040】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、微分信号の最大値が
得られる走査位置を検出し、この走査位置に基づいてイ
メージシフトを行い、この走査位置が倍率を高めたとき
の荷電粒子ビームの走査範囲に入るようしたので、走査
間隔を狭くしても、試料の特徴部分が電子ビームの走査
範囲から外れることはなくなり、正確な自動焦点合わせ
を実行することができる。
In the focusing in the charged particle beam apparatus according to the second aspect of the present invention, a scanning position at which the maximum value of the differential signal is obtained is detected, and an image shift is performed based on the scanning position. The scanning range of the charged particle beam at the time of raising the scanning distance is increased, so that even if the scanning interval is narrowed, the characteristic part of the sample will not be out of the scanning range of the electron beam, and accurate automatic focusing should be performed. Can be.

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

【図1】倍率が低い場合の試料像と電子ビームの走査ス
ポットとの関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a sample image and a scanning spot of an electron beam when a magnification is low.

【図2】倍率が高い場合の試料像と電子ビームの走査ス
ポットとの関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a sample image and a scanning spot of an electron beam when the magnification is high.

【図3】本発明に基づく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。
FIG. 3 shows an example of a scanning electron microscope for carrying out the method according to the invention.

【図4】各信号処理波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing each signal processing waveform.

【図5】X方向の倍率を高めた本発明の一実施の形態を
説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention in which the magnification in the X direction is increased.

【図6】X方向とY方向の倍率を高めた本発明の一実施
の形態を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention in which the magnification in the X direction and the Y direction is increased.

【図7】イメージシフトを行う本発明の一実施の形態を
説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention that performs image shift.

【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 記憶ユニット 19 波形変化チェックユニット 20 イメージシフトユニット 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 Storage unit 19 Waveform change check unit 20 Image shift unit

Claims (2)

【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を微分した後その微分信
号を積算し、集束レンズを最大積算信号が得られた時の
強度に設定するようにした焦点合わせ方法において、予
め荷電粒子ビームの最大有効走査間隔を設定し、この最
大有効走査間隔と設定倍率に基づく実際の走査間隔とを
比較し、実際の走査間隔が最大有効走査間隔以上の場合
は、少なくとも荷電粒子ビームの走査方向における倍率
を高めて実際の走査間隔を最大有効走査間間隔以下とす
る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。
A step of changing the intensity of a focusing lens for focusing a charged particle beam onto a sample in a step-like manner, and scanning the irradiation position of the charged particle beam on the sample each time the change occurs;
In a focusing method in which the signal obtained by this scanning is differentiated, the differentiated signal is integrated, and the focusing lens is set to the intensity at which the maximum integrated signal was obtained, the maximum of the charged particle beam is set in advance. Set the effective scanning interval, compare the maximum effective scanning interval with the actual scanning interval based on the set magnification, and if the actual scanning interval is equal to or longer than the maximum effective scanning interval, at least increase the magnification in the scanning direction of the charged particle beam. A focusing method in a charged particle beam apparatus wherein the actual scanning interval is set to be shorter than the maximum effective scanning interval.
【請求項2】 微分信号の最大値が得られる走査位置を
検出し、この走査位置が倍率を高めたときの荷電粒子ビ
ームの走査範囲に入るようにイメージシフトを行うよう
にした請求項1記載の荷電粒子ビーム装置における焦点
合わせ方法。
2. The apparatus according to claim 1, wherein a scanning position at which the maximum value of the differential signal is obtained is detected, and the image shift is performed so that the scanning position falls within a scanning range of the charged particle beam when the magnification is increased. Focusing method in a charged particle beam device.
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