JPH0646554B2 - 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

Info

Publication number
JPH0646554B2
JPH0646554B2 JP58160521A JP16052183A JPH0646554B2 JP H0646554 B2 JPH0646554 B2 JP H0646554B2 JP 58160521 A JP58160521 A JP 58160521A JP 16052183 A JP16052183 A JP 16052183A JP H0646554 B2 JPH0646554 B2 JP H0646554B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
value
current value
electron beam
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58160521A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6054152A (ja
Inventor
久猛 横内
玄也 松岡
正秀 奥村
進 小笹
喜一 高本
恒夫 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58160521A priority Critical patent/JPH0646554B2/ja
Publication of JPS6054152A publication Critical patent/JPS6054152A/ja
Publication of JPH0646554B2 publication Critical patent/JPH0646554B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • 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)

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
ける自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
けたフアラデーカツ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μm、高さ0.2〜0.3μm、
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SSD
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つの信号を使つて下
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。
従来行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つて生ずる焦
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つて解決した
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つた場合
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、曲線近似、焦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定義する。この尖鋭度の値はビーム
のボケに逆比例する。即ち、焦点が合つている場合はこ
の尖鋭度の値は大きく、逆に焦点が合つてない場合は上
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0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I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Iosを9段階に変化
させ、各段階毎にマーク波形信号を取込み2回微分処理
を行ない尖鋭度を検出する。その後、各Iosと検出され
た尖鋭度に対して2次、ないし3次曲線のあてはめを行
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調べる。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I
osを抽出し、OSレンズをあらかじめ決められた一定値
osl(例えば零)にすると同時に、抽出された電流値
osをOレンズの電流値に換算し(IosとIの換算式
はあらかじめ決められている。)、その電流値IojをO
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
求まつた最大値に対応するOSレンズの電流値を参考に
し、Oレンズの電流値I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
が164.3mAであつたものが、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−100mA〜100mAとなつている。
なお同図(b),(c)は、それぞれX方向の第2回目、第3
回目のIの変化を示す。かくして、X方向の合焦点が
求まると、その時のIでY方向の焦点も合つているか
どうか調らべる。これは非点の状態をチエツクするため
であり、両者の電流差が許容値内ならば両者の平均値で
もつ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つていること
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−デイジタル変換器(A/D変換器)、9,10,
16,17はデイジタル−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、13
は入力信号のデータ確立のためのラツチメモリ、14は
焦点レンズO、15は他の焦点レンズOS、18,19
はOレンズ、およびOSレンズの電流値I,Iosを与
えるデータを一時記憶するラツチメモリ、20はZos
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
を行なうた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〜m、こ
の例ではm=9)を抽出するため最大値検出回路、23
はQ〜Qを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) を決定し、かつQmaxを求め、更にQmaxの時のOSコイ
ル電流Iosmaxを求める。
(1)式におけるbnkは、最小自乗法を用いて (ここでr=0〜n) より求められる。ここでr=0〜n まず最初に、制御回路24よりラツチメモリ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1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
波形信号を得ると同時に、21,22,23の各回路を
使つて第1回目の波形信号より尖鋭度Qを求める。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。
os値を9段階に変化させたのち(2)式を使つてb30
33の係数を求め、(1)式を完成させる。次に(1)式を使
つて尖鋭度の最大値Qmax、およびIosmaxを求める。こ
のIosmaxに対応するOレンズの電流値Iojを求め、そ
のデータを18のラツチメモリに転送する。この時I
osmaxが9段階に変化させたIos値Ios1〜Ios9の中間
値Ios5付近ならば合焦点検出が終了したとしてOSレ
ンズの電流値をあらかじめ定められた一定値Ioslに設
定する。一方、IosmaxがIos5付近にない場合は合焦点
が未検出として、Oレンズの電流値をIojにして再度、
osを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Qmax,Iosmax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、 |Iosmax−Ios5|≦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=5mA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
の状態を求め、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求
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OS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、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,第4図は、本発明の原理を説
明する図、第5図は本発明の一実施例を示すブロツク図
である。 1……電子ビーム、2……マーク、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、9,1
0……D/A変換器、11,12……カウンタ、13…
…ラツチメモリ、14……焦点レンズO、15……他の
焦点レンズOS、16,17……D/A変換器、18,
19……ラツチメモリ、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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 H04N 5/232 A (72)発明者 松岡 玄也 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 奥村 正秀 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小笹 進 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高本 喜一 神奈川県厚木市小野1831番地 日本電信電 話公社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 大久保 恒夫 神奈川県厚木市小野1831番地 日本電信電 話公社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−138926(JP,A) 特開 昭56−41663(JP,A) 特開 昭53−128975(JP,A) 特開 昭56−7341(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子線を電子レンズを介してターゲット上
    で偏向走査して、反射電子、二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、 上記電子レンズを第1および第2のレンズにより構成し
    ておき、 上記第1のレンズのレンズ電流をある一定値に設定した
    状態で、上記第2のレンズのレンズ電流値をm点(m≧
    5)について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その時々の電子線
    の尖鋭度を求め、このm点についての上記第2のレンズ
    のレンズ電流値と求められた尖鋭度の値とを用いて上記
    第2のレンズのレンズ電流値の変化に対する尖鋭度の値
    の変化の関係を最小自乗法を用いてn次(n≦3)の多
    項式曲線に曲線近似させ、 この得られた近似曲線が上記第2のレンズのレンズ電流
    値の変化範囲内で最大値を示すようになるまで上記第1
    のレンズのレンズ電流の設定値を段階状に変化させて上
    記の操作を繰返し、該近似曲線が上記第2のレンズのレ
    ンズ電流値の変化範囲内で最大値を示すようになった時
    の該最大値に対応する上記第2のレンズのレンズ電流値
    を求め、 この求められた上記第2のレンズのレンズ電流値とその
    時の上記第1のレンズのレンズ電流値をもって最適焦点
    状態を実現するための最適レンズ電流値とすることを特
    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)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58160521A JPH0646554B2 (ja) 1983-09-02 1983-09-02 電子線装置における自動焦点調節法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58160521A JPH0646554B2 (ja) 1983-09-02 1983-09-02 電子線装置における自動焦点調節法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6054152A JPS6054152A (ja) 1985-03-28
JPH0646554B2 true JPH0646554B2 (ja) 1994-06-15

Family

ID=15716751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58160521A Expired - Lifetime JPH0646554B2 (ja) 1983-09-02 1983-09-02 電子線装置における自動焦点調節法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0646554B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446494A (en) * 1986-03-04 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Focus detecting system
JP2554051B2 (ja) * 1986-03-04 1996-11-13 キヤノン株式会社 オ−トフォ−カス装置
JPH0772763B2 (ja) * 1986-09-30 1995-08-02 キヤノン株式会社 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
JP2833836B2 (ja) * 1990-07-17 1998-12-09 日本電子株式会社 走査型電子顕微鏡のオートフォーカス方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS608580B2 (ja) * 1977-04-15 1985-03-04 株式会社島津製作所 走査型電子線装置等の自動焦点調整装置
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

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6054152A (ja) 1985-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0769799B1 (en) Scanning electron microscope
US7385205B2 (en) Method and device for aligning a charged particle beam column
JP3409909B2 (ja) ウェーハパターンの欠陥検出方法及び同装置
JP4383950B2 (ja) 荷電粒子線調整方法、及び荷電粒子線装置
US20030201393A1 (en) Electron microscope
JP2877624B2 (ja) 走査電子顕微鏡の対物レンズアライメント制御装置及び制御方法
US10460903B2 (en) Method and system for charge control for imaging floating metal structures on non-conducting substrates
JPH1196957A (ja) 粒子線装置
TW202139236A (zh) 具有低串擾之多重帶電粒子束裝置
EP0435195A2 (en) Electron microscope
JP2535695B2 (ja) 走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ方法
JPH0646554B2 (ja) 電子線装置における自動焦点調節法
JP2000149853A (ja) 観察装置およびその調整方法
JPH08195345A (ja) 電子ビーム描画装置
US4160162A (en) Method for the pictorial display of a diffraction image in a transmission-type, scanning, corpuscular-beam microscope
WO2015190723A1 (ko) 하전입자 현미경의 주사신호 제어 방법 및 이를 이용한 장치
JP2000182555A (ja) 自動焦点合わせ装置
JPS60126834A (ja) イオンビーム加工装置
JP2946857B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP4431624B2 (ja) 荷電粒子線調整方法、及び荷電粒子線装置
JP2001110347A (ja) 荷電粒子線装置における自動焦点合わせ方法
JP3364400B2 (ja) 走査電子顕微鏡における電子ビームの調整方法ならびに走査電子顕微鏡
JP2010016007A (ja) 荷電粒子線調整方法及び荷電粒子線装置
JPH11224642A (ja) 電子ビーム露光装置および電子ビーム露光方法
RU2713090C1 (ru) Способ обработки сигналов в сканирующих устройствах с остросфокусированным электронным пучком