JPS6054152A - 電子線装置における自動焦点調節法 - Google Patents

電子線装置における自動焦点調節法

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JPS6054152A
JPS6054152A JP58160521A JP16052183A JPS6054152A JP S6054152 A JPS6054152 A JP S6054152A JP 58160521 A JP58160521 A JP 58160521A JP 16052183 A JP16052183 A JP 16052183A JP S6054152 A JPS6054152 A JP S6054152A
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久猛 横内
Genya Matsuoka
玄也 松岡
Masahide Okumura
正秀 奥村
Susumu Ozasa
小笹 進
Kiichi Takamoto
喜一 高本
Tsuneo Okubo
恒夫 大久保
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/21Means for adjusting the focus

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動焦点調節法に係り、特に電子線装置にお
ける1動焦点調節法に関するものである。
〔発明の背景〕
焦点検出に必要な波形信号は下記のようにして得られる
。すなわち第1の方法は十字に張られた直径数十μmの
金属ワイヤ上を電子線でX方向、あるいはY方向に走査
し、その時得られる透過電子信号をワイヤの上部に設け
たファラデーカップで検出する方法である。第2の方法
はSi上に作られた巾数十μm1高さ0.2〜0.3μ
m1長さ数100μmの十字金属マーク上を電子線で走
査し、その時得られる反射電子信号を半導体検出器SS
Dで検出する方法である。
次に上記の2信号のうちどちらか1つの信号を使って下
記のようにして焦点検出を行なう。
焦点検出の第1の方法は、上記の波形信号の巾が最小に
なるように焦点調整を行なう。第2の方法は、上記の波
形信号から1回微分信号を得て、その微分信号の巾が最
小になるように焦点調整を行なう。第3の方法は、上記
の波形信号から2回微分信号を得て、その微分信号のピ
ーク値が最大になるように焦点調整を行なう。第4の方
法は、波形信号を得る時のターゲットとして使用する電
子線の寸法より十分小さな寸法を有するマークを使用し
、その時得られる波形信号が既に第1の方法で述べた微
分信号と同等の性質を有する信号となるため、その信号
の巾が最小になるように焦点調整を行なう。第5の方法
は、第3の方法を行う際に得られる信号を1回微分し、
その微分信号のピーク値が最大になるように焦点調整を
行なう。
従来性なわれてきた方法は、第1〜第3の方法が多い。
例えば特開昭51−23065号に記載された方法は、
第1の方法であるが、■焦点がずれた状態で波形信号の
巾を抽出するのが困難かつ不安定であること、■焦点検
出能が微分法に比較して劣ること、などの欠点がある。
第2〜第5の方法は、微分信号を利用するため焦点検出
能は優れているが、微分信号をそのまま利用するため焦
点検出が不安定になりやすい欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、電
子線装置において高い検出能を保持しながら安定かつ高
速性の優れた自動焦点調節法を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
本発明は、焦点の状態を検出するのに焦点検出能の優れ
た微分法を利用し、微分法の採用にともなって生ずる焦
点検出の不安定さに対しては多数の焦点検出信号に対し
て曲線近似を行ない、その近似曲線を利用して最終的な
焦点検出を行なう方法を採用することによって解決した
ものである。
更に1回の曲線近似で合焦点が検出できなかった場合は
、その曲線から得られる結果を利用して再度焦点検出信
号の抽出、曲線近イ讐点検出の一連の動作をくり返し最
終的に合焦点検出を行なう方法も併用するものである。
〔発明の実施例〕
最初に本発明の原理について説明する。
第1図(a)に示すように、例えばAuで作られたター
ゲット又はマーク2を電子ビーム1で矢印の方向に走査
し、その時の反射電子(あるいは2次電子、透過電子)
を半導体検出器SSDで検出し電気信号に変換すると、
同図(b)に示すようなマーク波形信号が得られる。こ
の波形信号を1回微分すると同図(C)のような電子ビ
ームの寸法に対応する1回微分信号(1次微分信号)が
得られ、その信号を更に微分、すなわち2回微分すると
、同図(d)のような電子ビームの分布の鋭さを示す2
回微分信号(2次微分信号)が得られる。つまり2回微
分信号の最大値を尖鋭度とすると、この尖鋭度の値はビ
ームのボケに逆比例する。即ち、焦点が合っている場合
はこの尖鋭度の値は大きく、逆に焦点が合っていない場
合は上記の値が小さくなる。
第2図に電子光学系の焦点調整と2回微分信号例を示す
。同図(a)は1回微分波形、(b)は2回微分波形で
ある。この図において、真中の波形が合焦点時の2回微
分信号である。その左右の波形は、それぞれ下方、上方
に(この例では)100μmの焦点ずれを生起した場合
を示す。
第3図に電子光学系の焦点面を物面の上下120μmの
範囲に60μmステップで5段階変化(同図(C)は2
次微分波形図で、各波形の1サイクルが1段階分に相当
)させ、その各ステップ毎に得られる2回微分信号の最
大値即ち尖鋭度を抽出し、それらの尖鋭度に対して2次
曲線近似を施した結果の一例を示す。この図より近似曲
線(a)の最大値(b)が合焦点(焦点誤差Oの時)と
一致していることが分る。
次に本発明を電子線描画装置で採用した場合における具
体例について説明する。上記の装置では通常焦点調整用
レンズとしてO,OSの2つがある。まず最初、Oレン
ズの電流値工0をあらかじめ決められている値に設定す
る。その状態でOSレンズの電流値IO+1を9段階に
変化させ、各1段階た尖鋭度に対して2次、ないし3次
曲線のあてほめを行ない、この近似曲線の最大値が9点
のIos変化幅の真中付近で発生しているかどうかを訓
ぺる。真中付近に発生していれば合焦点を検出したこと
になるのでその時のIosを抽出し、OSレンズをあら
かじめ決められた一定値Iosz(例えば零)にすると
同時に、抽出された電流値I o s ’e Oレンズ
の電流値に換算しくIO[IとIoの換算式はあらかじ
め決められている。)、その電流値Iojを0レンズに
流すことにより同じ位置に焦点が合うようにする。
一方、近似曲線の最大値が真中付近になければ、その時
求まった最大値に対応するOSレンズの電流値全参考に
し、0レンズの電流値工0を少し変化させ同様の方法で
焦点検出する。この合焦点を検出する回数はあらかじめ
決められているので、その回数内で合焦点検出が出来な
い場合は検出不能としてオペレータに知らせる。
第4図にかかる焦点検出および調整の様子の一例を示す
。図の例ではX方向の合焦点検出に4回かかつており、
同図(a)に示すように第1回目のOレンズの電流値I
oが164.3mAであったものが、合焦点時には(d
)に示すように162.9mA、OSレンズの電流値の
変化範囲は4回とも同じ一100mA〜100mAどな
っている。なお同図(b)、 (c)は、隆。
鷺れだれX方向の第2回目、第3回目のIoの変化を示
す。かくして、X方向の合焦点がまると、その時のIo
でY方向の焦点も合っているかどうか調らべる。これは
非点の状態をチェックするためでSリ−両者の電流差が
許容値内ならば両者の平均値でもって合焦点電流値とし
、許容値を越えた時は非点大としてオペレータに知らせ
る。第4図の例ではX方向の焦点調整後、同図(e)に
示すように1回でY方向の合焦点検出が終了しており、
非点が許容値内に入っていることが分る。
第5図は本発明の一実施例である。図において、1は電
子ビーム、2は試料台に設けられた金(Au)等のマー
ク、3’ 、3“は反射電子(あるいは2次電子)の検
出器、4,5はビームを走査するためのX、Y偏向器、
6’ 、6“は電流−電圧変換器、7は加算器、8はア
ナログ−ディジタル変換器(A/D変換器)、9.10
,16.17吋ディジタル−アナログ変換器(D/A変
換器)、11.12は偏向データを与えるカウンタ、1
3は入力信号のデータ確立のだめのラッチメモリ、14
は焦点レンズ0115は他の焦点レンズ0811.8.
19はOレンズ、およびOSレンズの電流値Io 、 
Iosi与えるデータを一時記憶するラッチメモリ、2
0はZosを例えば9段階変化させた時に得られるマー
ク波形信号を記憶するメモリ、21は波形信号に対して
2次微分処理を行なうだめの積和演算を行なう微分回路
、22は各2次微分信号Qの最大値即ち尖鋭度Q+(i
=1〜m1この例ではm=9)を抽出するため最大値検
出回路、23はQ1〜QITl′fニ一時記憶するメモ
リ、24はマイクロコンピュータ等で構成される制御回
路であり、近似曲線 (この例では、n=3) 全決定し、かつQm、、にめ、更にQ■xの時のOSS
コイルミI Oll max をめる。
(1)式における1)nkは、最小自乗法を用いて(こ
こでr = Qmn) よりめられる。ここでr = Qmn まず最初に、制御回路24よりラッチメモリ18.19
にデータを与えOおよび第1回目のOSレンズの電流値
を設定する。続いて11゜12に偏向データを与え電子
ビームlで3のマークを走査し波形信号を得る。続いて
第2回目のOSレンズの電流値を設定し、同様の方法で
波形める。以上のようにして波形信号の取込みと尖鋭度
の抽出を同時に行なう。
IosO値を9段階に変化させたのち(2)式を使って
b 30 ”” b 33の係数をめ、(1)式を完成
させる。
次に(1)式を使って尖鋭度の最大値Q□x1およびI
 O[1maxをめる。このI 08mayに対応する
Oレンズの電流値Ioj をめ、そのデータを18のラ
ッチメモリに転送する。この時I 08m瓢xが9段階
に変化させたIog値l081〜工089の中間値I 
os5付近ならば合焦点検出が終了したとじてOSレン
ズの電流値をあらかじめ定められた一定値■oatに設
定する。一方、IOllmaXがIoss付近にない場
合は合焦点が未検出として、0レンズの電流値に■oj
にして再度、Ios′f:9段階に変化させ、各段階で
のマーク波形信号の取込みからQ +nax 、 Io
smaxの抽出までの一連の動作をくり返す。また、X
方向の焦点検出および焦点調整が終了するとY方向の焦
点検出、調整を行なう。
上述から分るように合焦点検出の判定は、l Ioam
−x I。851≦α で行なわれ、この判定パラメータはあらかじめ与えられ
、本実施例ではα= 5 In Aを使用した。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、電子レンズの焦
点距離をm点ステップ状に変化させ、各ステップにおけ
る検出信号波形から抽出された焦点情報により焦点外れ
の状態をめ、かつこれらの量を最小自乗法を用いてn次
の多項式に近似し、この近似式から最適の位置をめ、そ
の結果を電子レンズに帰還せしめて電子レンズを調節す
るように構成するこ、とにより、焦点検出と焦点調整が
安定に、かつ高分解能で実施することが出来る。
そして、特に、上記の場合、m≧5.n≦3の時に、安
定かつ高速に焦点調節が可能となる。
また、焦点検出時にO8電流のサンプル点を多数採用す
る必要がなく、近似の多項式を決定するに必要なサンプ
ル点で十分であり、多数点をサンプルしなくても近似曲
線で最適値が得られるため処理時間が大巾に短縮される
。すなわち、本発明によれば焦点検出と焦点調整が短時
間で実施することが出来る。
このように、本発明は、電子線等を電子レンズを介して
ターゲット上で偏向走査し、反射電子、2次電子あるい
は透過電子全検出し、その検出信号から電子線の焦点状
態を認識するように構成された電子線装置、例えば電子
線露光装置や走査型電子顕微鏡などに適用して極めて有
効なものであるが、その基本的考え方は、これらの電子
線装置に限らず例えばレーザ光等の焦点検出やイオン線
等を用いた荷電粒子線装置において適用しても有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図1.第4図は、本発明の詳細な
説明する図、第5図は本発明の一実施例を示すブロック
図である。 1・・・電子ビーム、2・・・々−り 3 / 、3/
/・・・検出器、4,5・・・X、Y偏向器、6′、6
“・・・電流−電圧変換器、7・・・加算器、8・・・
A/D変換器、9゜10・・・D/A変換器、11.1
2・・・カウンタ、13・・・ラッチメモリ、14・・
・焦点レンズ0115・・・他の焦点レンズO8,16
,17・・・D/A変換器、18.19・・・ラッチメ
モリ、20・・・メモリ、21・・・微分回路、22・
・・最大値検出回路、23・・・メモリ、24・・・制
御回路。 第 1 口 (IL) 遁 2 図 (IL2 下i1”、n 会焦、恢 工刀ずれ 第 312] 、気2気本呉差情−) 第 4− 口 (幻 J、β I。 (す Ie、= 1゜ 第 5 口 第1頁の続き 0発 明 者 小 笹 進 [ @発明者 高木 喜− [相]発明者 大久保 恒夫 1 凹分寺市東恋ケ窪1丁目28幡地 株式会社日立製作所
中訴内 ダ木市小野1831番地 日本電信電話公社厚木電気通
信研究折内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電子線を電子レンズを介してターゲット上で偏向走
    査し反射電子、2次電子あるいは透過電子を検出し、そ
    の検出信号から電子線の焦点状態を認識するように構成
    された電子線装置において、前記電子レンズの焦点距離
    をm点ステップ状に変化させ、各ステップにおける前記
    検出信号から抽出された焦点情報により焦点外れの状態
    をめ、かつこれらの量を最小自乗法を用いてn次の多項
    式に近似し、該近似式から最適の位置をめその結果を前
    記電子レンズに帰還せしめて、前記電子レンズを調節す
    る如く構成したことを特徴とする電子線装置における自
    動焦点調節法。
JP58160521A 1983-09-02 1983-09-02 電子線装置における自動焦点調節法 Expired - Lifetime JPH0646554B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203485A (ja) * 1986-03-04 1987-09-08 Canon Inc 焦点検出装置
JPS6385615A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Canon Inc 自動焦点調節方法
JPH01283757A (ja) * 1988-05-11 1989-11-15 Jeol Ltd 自動焦点合わせ方式
US5130540A (en) * 1990-07-17 1992-07-14 Jeol Ltd. Method and apparatus for automatic focusing of scanning electron microscope
US5446494A (en) * 1986-03-04 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Focus detecting system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53128975A (en) * 1977-04-15 1978-11-10 Shimadzu Corp Automatic focus control device for scanning type electron beam device and others
JPS567341A (en) * 1979-06-29 1981-01-26 Jeol Ltd Automatic astigmatism compensation and focussing in scanning electron microscope
JPS5641663A (en) * 1979-09-12 1981-04-18 Akashi Seisakusho Co Ltd Focusing method and its device for scanning electron microscope and the like

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53128975A (en) * 1977-04-15 1978-11-10 Shimadzu Corp Automatic focus control device for scanning type electron beam device and others
JPS567341A (en) * 1979-06-29 1981-01-26 Jeol Ltd Automatic astigmatism compensation and focussing in scanning electron microscope
JPS5641663A (en) * 1979-09-12 1981-04-18 Akashi Seisakusho Co Ltd Focusing method and its device for scanning electron microscope and the like

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203485A (ja) * 1986-03-04 1987-09-08 Canon Inc 焦点検出装置
US5446494A (en) * 1986-03-04 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Focus detecting system
JPS6385615A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Canon Inc 自動焦点調節方法
JPH01283757A (ja) * 1988-05-11 1989-11-15 Jeol Ltd 自動焦点合わせ方式
US5130540A (en) * 1990-07-17 1992-07-14 Jeol Ltd. Method and apparatus for automatic focusing of scanning electron microscope

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