JPH1050245A - 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法Info
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- JPH1050245A JPH1050245A JP8208056A JP20805696A JPH1050245A JP H1050245 A JPH1050245 A JP H1050245A JP 8208056 A JP8208056 A JP 8208056A JP 20805696 A JP20805696 A JP 20805696A JP H1050245 A JPH1050245 A JP H1050245A
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- charged particle
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- focusing
- electron beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 荷電粒子ビームにおける焦点合わせ方法を実
現する。 【解決手段】 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Ｓ 2 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。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。
現する。 【解決手段】 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Ｓ 2 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。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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３０】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、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。
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。
【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 に
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。
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 に
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ポットとの関係を示す図である。
【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。
ポットとの関係を示す図である。
【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。
顕微鏡の一例を示す図である。
【図４】各信号処理波形を示す図である。
【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。
説明するための図である。
【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。
の形態を説明するための図である。
【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。
説明するための図である。
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
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8208056A JPH1050245A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8208056A JPH1050245A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050245A true JPH1050245A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16549915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8208056A Withdrawn JPH1050245A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050245A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138864A (ja) * | 2001-08-29 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | 試料寸法測定方法及び走査型電子顕微鏡 |
| JP2007003535A (ja) * | 2001-08-29 | 2007-01-11 | Hitachi Ltd | 試料寸法測定方法及び走査型電子顕微鏡 |
| US7659508B2 (en) | 2001-08-29 | 2010-02-09 | Hitachi, Ltd. | Method for measuring dimensions of sample and scanning electron microscope |
| JP2010244740A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | レビュー装置、及びレビュー方法 |
| WO2011148975A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 画像処理装置、荷電粒子線装置、荷電粒子線装置調整用試料、およびその製造方法 |
| JP2013054908A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査型電子顕微鏡 |
| US8878925B2 (en) | 2010-01-28 | 2014-11-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Observation method and observation device |
-
1996
- 1996-08-07 JP JP8208056A patent/JPH1050245A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138864A (ja) * | 2001-08-29 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | 試料寸法測定方法及び走査型電子顕微鏡 |
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| US8080789B2 (en) | 2001-08-29 | 2011-12-20 | Hitachi, Ltd. | Sample dimension measuring method and scanning electron microscope |
| JP2010244740A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | レビュー装置、及びレビュー方法 |
| US8878925B2 (en) | 2010-01-28 | 2014-11-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Observation method and observation device |
| WO2011148975A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 画像処理装置、荷電粒子線装置、荷電粒子線装置調整用試料、およびその製造方法 |
| JP5596141B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2014-09-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 画像処理装置、荷電粒子線装置、荷電粒子線装置調整用試料、およびその製造方法 |
| US9702695B2 (en) | 2010-05-27 | 2017-07-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Image processing device, charged particle beam device, charged particle beam device adjustment sample, and manufacturing method thereof |
| JP2013054908A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査型電子顕微鏡 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |