JP4931359B2

JP4931359B2 - Electron beam equipment

Info

Publication number: JP4931359B2
Application number: JP2005080989A
Authority: JP
Inventors: 護中筋; 伸治野路; 徹佐竹; 徹加賀; 拓司曽布川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006269091A

Description

本発明は、電子線装置に関し、より詳細には、最小線幅０．１μｍ以下のパターンを有する試料の評価を、高スループットかつ高信頼性で行うことができる電子線装置に関する。 The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly to an electron beam apparatus that can evaluate a sample having a pattern with a minimum line width of 0.1 μm or less with high throughput and high reliability.

従来、４段の４極子レンズ及び２段の４極子磁気レンズからなる軸上色収差補正レンズを用いて、軸対称レンズによる軸上色収差を補正することによって超高分解能の像を得るようにした電子線装置が提案されている。
また、電子銃から放出される電子を複数の開口を介してマルチビームとし、該マルチビームを試料上に縮小結像し、試料から放出される２次電子のマルチビームを拡大し、複数の検出器で検出するようにした電子線装置も知られている。 Conventionally, an electron that has been made to obtain an ultra-high resolution image by correcting axial chromatic aberration by an axially symmetric lens using an axial chromatic aberration correction lens composed of a four-stage quadrupole lens and a two-stage quadrupole magnetic lens. Wire systems have been proposed.
In addition, electrons emitted from the electron gun are converted into a multi-beam through a plurality of apertures, the multi-beam is reduced and imaged on the sample, a multi-beam of secondary electrons emitted from the sample is expanded, and a plurality of detections are performed. There is also known an electron beam apparatus which detects with a detector.

上記した軸上色収差補正レンズは、光軸近傍の軸外収差特性が良好であるが、光軸から離れた領域での軸外収差特性は良好ではなく、光軸から離れた領域に軸外収差を生じてしまう、という問題がある。
また、超高分解能の像を得るためではなく、軸上色収差を補正することによって大きいＮＡ開口を用い、大電流を得る使い方は行われていなかった。
また、マルチビーム方式の電子線装置においては、ビーム間隔、及び、ビーム配列方向と電子線装置の基準座標軸とのなす角（回転角）を正確に調整する必要があるが、これらを評価するための手法が提案されていないため、これらの調整を正確に行うことができない、という問題がある。
本発明は、このような従来例の問題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、軸上色収差補正レンズを用いた電子線装置において、軸上色収差補正レンズにより発生される軸外収差を良好に補正することができるようにすることである。
また、本発明の第２の目的は、マルチビーム方式の電子線装置において、ビーム間隔、及び、ビーム配列方向と基準座標軸とのなす角を、安価な手段を用いて正確にかつ容易に評価することができるようにすることである。 The above-described axial chromatic aberration correction lens has good off-axis aberration characteristics in the vicinity of the optical axis, but off-axis aberration characteristics in a region away from the optical axis is not good, and off-axis aberrations in a region away from the optical axis. There is a problem of producing.
Further, there has been no use of obtaining a large current by using a large NA aperture by correcting axial chromatic aberration, not for obtaining an ultra-high resolution image.
In the multi-beam type electron beam apparatus, it is necessary to accurately adjust the beam interval and the angle (rotation angle) between the beam arrangement direction and the reference coordinate axis of the electron beam apparatus. However, there is a problem that these adjustments cannot be performed accurately.
The present invention has been made in view of such problems of the conventional example, and a first object thereof is an axis generated by an axial chromatic aberration correction lens in an electron beam apparatus using the axial chromatic aberration correction lens. It is to be able to correct external aberrations satisfactorily.
The second object of the present invention is to accurately and easily evaluate the beam interval and the angle formed by the beam arrangement direction and the reference coordinate axis in a multi-beam type electron beam apparatus using inexpensive means. Is to be able to.

上記した目的を達成するために、本発明に係る、電子ビームを試料上に照射して、該試料から放出される電子を検出することにより、試料上の情報を得るようにした電子線装置においては、
多極子レンズからなる軸上色収差補正レンズと、
該軸上色収差補正レンズの入射側の像面にレンズ主面が一致する補助レンズと
を備えていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in an electron beam apparatus according to the present invention, information on a sample is obtained by irradiating the sample with an electron beam and detecting electrons emitted from the sample. Is
An axial chromatic aberration correction lens composed of a multipole lens;
And an auxiliary lens whose main surface coincides with the image surface on the incident side of the axial chromatic aberration correction lens.

上記した本発明に係る電子線装置において、該装置は、視野を複数の副視野に分割して、副視野毎に、一次電子ビームの照射及び２次電子ビームの検出を反復実行するよう構成されており、軸上色収差補正レンズは、２次光学系に含まれる拡大光学系に含まれていることが好ましい。また、該装置はさらに、一次光学系に含まれ、一次電子ビームを矩形に成形する手段を備えていることが好ましい。
また、本発明に係る電子線装置において、該装置はさらに、一次光学系に含まれ、１次電子ビームをマルチビームとして試料上に照射する手段と、試料から放出された電子からなる複数の２次電子ビームをそれぞれ検出する複数の検出器からなる検出手段と、
マルチビームの配列方向と電子線装置の基準座標系との回転角の評価、及び、マルチビームのビーム間隔の評価を行うマルチビーム評価手段とを備えていることが好ましい。この場合、軸上色収差補正レンズ及び補助レンズは、一次光学系に含まれていることが好ましく、さらに、マルチビーム評価手段は、基準座標系のｙ軸（ただし、ｙ軸はステージ連続移動方向）に平行なマーカをｘ軸方向に走査した時に複数の検出器からそれぞれ得られる信号の間隔に基づいて評価するよう構成されていることが好ましい。 In the above-described electron beam apparatus according to the present invention, the apparatus is configured to divide the field of view into a plurality of sub-fields and repeatedly execute irradiation of the primary electron beam and detection of the secondary electron beam for each sub-field of view. The axial chromatic aberration correction lens is preferably included in the magnifying optical system included in the secondary optical system. Further, it is preferable that the apparatus further includes means for shaping the primary electron beam into a rectangle included in the primary optical system.
Further, in the electron beam apparatus according to the present invention, the apparatus is further included in the primary optical system, and means for irradiating the sample with a primary electron beam as a multi-beam, and a plurality of 2 comprising electrons emitted from the sample. Detection means comprising a plurality of detectors for detecting secondary electron beams respectively;
It is preferable to include a multi-beam evaluation unit that evaluates the rotation angle between the arrangement direction of the multi-beams and the reference coordinate system of the electron beam apparatus and the beam interval of the multi-beams. In this case, it is preferable that the axial chromatic aberration correction lens and the auxiliary lens are included in the primary optical system, and the multi-beam evaluation means uses the y-axis of the reference coordinate system (where the y-axis is the stage continuous movement direction). It is preferable that the evaluation is performed based on the interval between signals respectively obtained from a plurality of detectors when a marker parallel to is scanned in the x-axis direction.

本発明は、上記したように構成され、軸上色収差補正レンズの入射側の像面に補助レンズを設けているので、軸上色収差補正レンズによって発生される軸外収差を低減することができる。したがって、収差が低減された高精度の画像データを得ることができる。
また、マルチビーム方式の電子線装置において、得られる信号の間隔を用いて、ビーム配列方向と基準座標軸とのなす角が適切であるかどうか、及びビーム間隔が設計値と等しいかどうかを評価することができるので、これらを正確に調整することができる。 Since the present invention is configured as described above and the auxiliary lens is provided on the image surface on the incident side of the axial chromatic aberration correction lens, off-axis aberrations generated by the axial chromatic aberration correction lens can be reduced. Therefore, highly accurate image data with reduced aberration can be obtained.
Further, in the multi-beam type electron beam apparatus, using the obtained signal interval, it is evaluated whether the angle formed by the beam arrangement direction and the reference coordinate axis is appropriate and whether the beam interval is equal to the design value. These can be adjusted accurately.

図１は、本発明の第１の実施形態の電子線装置の主要部を示している。この電子線装置においては、電子銃１から放出された電子線は、２段のコンデンサレンズ２及び３によって照射領域の大きさ及び電流密度が調整され、正方形等の矩形開口４で成形される。成形された矩形電子ビームは、２段の整形レンズ５及び６を介し、さらにビーム分離器７及び対物レンズ９を介して、試料１０に照射される。１次電子ビームが２次電子ビームに影響を与えないようにするために、１次電子ビームがビーム分離器７を通過後も、一次電子ビームの経路が２次電子ビームの経路と異なるようにしている。そのため、一次電子ビーム用の開口２３を設けている。 FIG. 1 shows a main part of an electron beam apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this electron beam apparatus, the size of the irradiation region and the current density are adjusted by the two-stage condenser lenses 2 and 3 and the electron beam emitted from the electron gun 1 is formed by a rectangular opening 4 such as a square. The shaped rectangular electron beam is irradiated onto the sample 10 through the two-stage shaping lenses 5 and 6 and further through the beam separator 7 and the objective lens 9. In order to prevent the primary electron beam from affecting the secondary electron beam, the path of the primary electron beam should be different from the path of the secondary electron beam even after the primary electron beam passes through the beam separator 7. ing. Therefore, an opening 23 for the primary electron beam is provided.

試料１０から放出された２次電子は、ＮＡ開口板８に設けたＮＡ開口２４を通ってビーム分離器７で偏向され、収差補正静電偏向器１１により垂直方向に偏向され、補助レンズ１２の主面に拡大像を形成する。補助レンズ１２から発散した２次電子ビームは、軸上色収差補正レンズ１４〜１７を通り、拡大レンズ１９用の補助レンズ１８の主面に結像する。
補助レンズ１２の主面に形成された拡大像は、光軸から離れた位置にも像が形成されるため、補助レンズ１２から発散された２次電子ビームをそのまま軸上色収差補正レンズ１４〜１７に入射すると、大きな軸外収差が生じる。それを解消するために、補助レンズ１２により、開口２４の像が軸上色収差補正レンズ１４〜１７の光軸方向のほぼ中央１８に形成されるようにした。
軸上色収差が補正された２次電子像は、拡大レンズ１９で拡大され、補助レンズ２０の主面に拡大像を形成し、かつ最終拡大レンズ２１によりＥＢＣＣＤ検出部２２の受光面に最終拡大像を形成し、最終拡大像がＥＢＣＣＤ２２によって検出される。なお、通常のＣＣＤは光を検出して電気信号を出力するが、ＥＢＣＣＤは光の代わりに電子線を検出して電気信号を出力する検出器である。１３は、軸上色収差補正レンズ１４〜１７のための軸合わせ偏向器である。 The secondary electrons emitted from the sample 10 pass through the NA aperture 24 provided in the NA aperture plate 8 and are deflected by the beam separator 7 and deflected in the vertical direction by the aberration correcting electrostatic deflector 11. An enlarged image is formed on the main surface. The secondary electron beam diverging from the auxiliary lens 12 passes through the axial chromatic aberration correction lenses 14 to 17 and forms an image on the main surface of the auxiliary lens 18 for the magnifying lens 19.
Since the enlarged image formed on the main surface of the auxiliary lens 12 is also formed at a position away from the optical axis, the secondary electron beam diverged from the auxiliary lens 12 is directly used as the axial chromatic aberration correction lenses 14 to 17. When incident on the lens, a large off-axis aberration occurs. In order to solve this problem, the image of the opening 24 is formed by the auxiliary lens 12 at substantially the center 18 in the optical axis direction of the axial chromatic aberration correction lenses 14 to 17.
The secondary electron image whose axial chromatic aberration is corrected is magnified by the magnifying lens 19, forms a magnified image on the main surface of the auxiliary lens 20, and the final magnified image is formed on the light receiving surface of the EBCCD detection unit 22 by the final magnifying lens 21. And the final magnified image is detected by the EBCCD 22. A normal CCD detects light and outputs an electrical signal, while an EBCCD is a detector that detects an electron beam instead of light and outputs an electrical signal. Reference numeral 13 denotes an axis alignment deflector for the axial chromatic aberration correction lenses 14 to 17.

試料１０上の視野は、例えば５個である複数の正方形の副視野に分割されており、副視野単位で、１次電子ビームの照射及び２次電子ビーム検出による画像データの取得が行われる。副視野の選択は、副視野制御部３４からの偏向制御信号に基づき、２段の偏向器２６及び２７によって１次電子ビームが軌道３２をとるように偏向される。なお、軌道３２は、光軸の左側にある副視野を照射するときの軌道であり、該照射によって放出された２次電子は軌道３３を進行する。副視野制御部３４はＣＰＵ２８によって制御される。
そして、副視野が光軸から遠い場合、２次電子ビームはＮＡ開口２４を通過し軌道３３を通ったビームのみが２次光学系に入るが、副視野制御部３４から、ビーム分離器７と収差補正偏向器１１に偏向制御信号が供給され、収差補正偏向器１１を通過後の２次電子ビームが、２次光学系の光軸と一致するように軌道修正される。 The field of view on the sample 10 is divided into, for example, a plurality of square subfields of five, and image data is acquired by irradiation of the primary electron beam and detection of the secondary electron beam in units of subfields. The subfield is selected based on the deflection control signal from the subfield controller 34 so that the primary electron beam is deflected by the two-stage deflectors 26 and 27 so as to take the trajectory 32. The orbit 32 is an orbit when irradiating the sub-field on the left side of the optical axis, and secondary electrons emitted by the irradiation travel on the orbit 33. The sub visual field control unit 34 is controlled by the CPU 28.
When the subfield is far from the optical axis, only the secondary electron beam passes through the NA aperture 24 and passes through the orbit 33 enters the secondary optical system. A deflection control signal is supplied to the aberration correction deflector 11, and the trajectory is corrected so that the secondary electron beam after passing through the aberration correction deflector 11 coincides with the optical axis of the secondary optical system.

ＥＢＣＣＤ検出部２２は、図２に示すように、４つのＥＢＣＣＤ検出器で構成され、偏向器３５によって、２次電子像が矢印の順に形成されるように、偏向される。各ＥＢＣＣＤからの画像データの取り出しは、ＣＰＵ２８によって電子スイッチ４０を切り替えることにより実行される。１つのＥＢＣＣＤから画像データを取り出してメモリ４１に記憶している間に４回露光を行うことができるので、データ取り出し時間が露光時間の約４倍迄はロス無く露光を行うことができる。 As shown in FIG. 2, the EBCCD detection unit 22 includes four EBCCD detectors, and is deflected by the deflector 35 so that secondary electron images are formed in the order of the arrows. Extraction of image data from each EBCCD is executed by switching the electronic switch 40 by the CPU 28. Since the exposure can be performed four times while the image data is extracted from one EBCCD and stored in the memory 41, the exposure can be performed without loss until the data extraction time is about four times the exposure time.

すなわち、ＥＢＣＣＤ検出部２２の１つのＥＢＣＣＤ検出器２２１の露光が終了すると、該検出器からメモリ４１に画像データの取り出しが開始され、それと同時に次の副視野の画像がＥＢＣＣＤ検出器２２２に結像されるように偏向される。次いで、整定時間後にＥＢＣＣＤ検出器２２２への露光を開始し、所定の時間後にＥＢＣＣＤ検出器２２２の露光が終了すると、該検出器からメモリ４４への画像の取り出しが開始され、かつＥＢＣＣＤ検出器２２３への露光が開始されるように偏向される。同様にして、図２に矢印で示すような順番で、各ＥＢＣＣＤ検出器２２１〜２２４に対して、偏向、整定、露光が行われ、かつ、データの取り出しが行われる。したがって、各ＥＢＣＣＤ検出器において、露光が終了してから次の露光が開始されるまでの時間は、露光時間×３と整定時間×４との合計（≒露光時間×４）となり、また、この間にデータを取り出す必要がある。よって、データ取り出し時間が露光に要する時間の約４倍以下であれば、時間的にロス無く処理を行うことができる。 That is, when the exposure of one EBCCD detector 221 of the EBCCD detector 22 is completed, extraction of image data from the detector to the memory 41 is started, and at the same time, the next sub-field image is formed on the EBCCD detector 222. To be deflected. Next, exposure to the EBCCD detector 222 is started after the settling time, and when the exposure of the EBCCD detector 222 is completed after a predetermined time, the extraction of the image from the detector to the memory 44 is started, and the EBCCD detector 223 is started. Is deflected so that exposure to is started. Similarly, deflection, settling, and exposure are performed for each EBCCD detector 221 to 224 in the order shown by the arrows in FIG. 2 and data is extracted. Accordingly, in each EBCCD detector, the time from the end of the exposure to the start of the next exposure is the sum of the exposure time × 3 and the settling time × 4 (≈exposure time × 4). It is necessary to retrieve data. Therefore, if the data extraction time is about 4 times or less of the time required for exposure, the processing can be performed without time loss.

図３は、本発明の第２の実施形態の電子線装置の主要部を示している。この実施形態の電子線装置において、電子銃５１から放出された電子線は、コンデンサレンズ５２で集束され、マルチ開口５３を照射し、これによりマルチビームとなる。マルチビームは、縮小レンズ５４及び５５と対物レンズ４７とを介して試料４８上に照射されるが、このとき、静電偏向器４５及び５３により試料４８上を走査するよう偏向される。 FIG. 3 shows the main part of the electron beam apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the electron beam apparatus of this embodiment, the electron beam emitted from the electron gun 51 is focused by the condenser lens 52 and irradiates the multi-aperture 53, thereby forming a multi-beam. The multi-beam is irradiated onto the sample 48 via the reduction lenses 54 and 55 and the objective lens 47. At this time, the multi-beam is deflected so as to scan the sample 48 by the electrostatic deflectors 45 and 53.

第２の実施形態の電子線装置は、縮小レンズ５５による結像位置に補助レンズ５６を設け、その下流に４段の４極子レンズからなる軸上色収差補正レンズ５８〜６１を配置している。縮小レンズ５５の像位置では、マルチビームは光軸から２０μｍ程度の範囲に広がっているので、軸上色収差補正レンズ５８〜６１が軸外収差を発生させる。この軸外収差は、補助レンズ５６により、ＮＡ開口４２の像を軸上色収差補正レンズ１４〜１７の中央４３に結像させることにより、低減することができる。その結果、８行８列のマルチビームを、６．２５ｎＡのビーム強度及び２５ｎｍのビーム径の各ビームを用いて、得ることができる。これは、上記した構成の電子光学系のシミュレーションにより得られたものであるが、その詳細は文献に記載されているので、ここでは説明を省略する。 In the electron beam apparatus according to the second embodiment, an auxiliary lens 56 is provided at an image formation position by the reduction lens 55, and axial chromatic aberration correction lenses 58 to 61 each including a four-stage quadrupole lens are disposed downstream thereof. At the image position of the reduction lens 55, the multi-beam spreads in a range of about 20 μm from the optical axis, so that the axial chromatic aberration correction lenses 58 to 61 generate off-axis aberrations. This off-axis aberration can be reduced by forming the image of the NA aperture 42 on the center 43 of the axial chromatic aberration correction lenses 14 to 17 by the auxiliary lens 56. As a result, an 8 × 8 multi-beam can be obtained using each beam having a beam intensity of 6.25 nA and a beam diameter of 25 nm. This is obtained by the simulation of the electron optical system having the above-described configuration, and details thereof are described in the literature, and thus description thereof is omitted here.

試料４８から放出された２次電子は、対物レンズ４７で加速され、ビーム分離器４６により一次電子ビームから分離されて２次光学系に向かう。２次光学系において、２次電子ビームは、２段の拡大レンズ４９及び５０で拡大され、検出部６２に投影され検出される。検出部６２はマルチビームである１次電子ビームの数と同一の複数の検出器で構成され、これら検出器の配列ピッチと検出部６２の主面の２次電子像のピッチを一致させるために、レンズ４９及び５０にズーム作用を行わせる。
図３において、６３は電子線装置全体の動作を制御するＣＰＵであり、検出部６２の各検出器で得られた信号は、ＣＰＵ６３の制御の下でメモリ（不図示）に記憶される。 The secondary electrons emitted from the sample 48 are accelerated by the objective lens 47, separated from the primary electron beam by the beam separator 46, and headed to the secondary optical system. In the secondary optical system, the secondary electron beam is magnified by the two-stage magnifying lenses 49 and 50, projected onto the detection unit 62, and detected. The detector 62 is composed of a plurality of detectors having the same number of primary electron beams as multi-beams, and the arrangement pitch of these detectors and the pitch of the secondary electron image of the main surface of the detector 62 are matched. The lenses 49 and 50 are zoomed.
In FIG. 3, reference numeral 63 denotes a CPU that controls the operation of the entire electron beam apparatus, and signals obtained by the detectors of the detector 62 are stored in a memory (not shown) under the control of the CPU 63.

ＣＰＵ６３は、マルチビームである１次電子ビームのビーム間隔、及びビーム配列とｘ−ｙ座標軸との角（回転角）θを評価する機能を備えている。以下、この機能について、マルチビームが４行４列である場合を例として、説明する。
この機能を実行するために、複数の検出器からの信号を合成するための信号合成部６４を備え、該信号合成部６４からの信号をＣＰう６３に供給するようにしている。そして、図４の（Ａ）に示すように、電子線装置の基準座標であるｘ−ｙ座標系のｙ軸（ステージの連続移動方向）と平行なパターン６５をテスト用の試料上に設け、マルチビームを試料に照射して、ｘ軸方向、すなわちパターン６５に直交するように、マルチビームを走査する。 The CPU 63 has a function of evaluating the beam interval of the primary electron beam, which is a multi-beam, and the angle (rotation angle) θ between the beam arrangement and the xy coordinate axes. Hereinafter, this function will be described by taking a case where the multi-beam has 4 rows and 4 columns as an example.
In order to execute this function, a signal synthesizer 64 for synthesizing signals from a plurality of detectors is provided, and the signal from the signal synthesizer 64 is supplied to the CP 63. And as shown to (A) of FIG. 4, the pattern 65 parallel to the y-axis (continuous movement direction of a stage) of the xy coordinate system which is a reference | standard coordinate of an electron beam apparatus is provided on the test sample, The sample is irradiated with the multi-beam, and the multi-beam is scanned so as to be orthogonal to the x-axis direction, that is, the pattern 65.

これにより、検出部６２を構成する複数の検出器から、図４の（Ｂ）に示すような、電子ビームがパターン５２を照射する毎に高レベルとなる信号が得られ、かつ、信号合成部６４からこれらを合成した信号（図４の（Ｂ）の最下端）がＣＰＵ６３に供給される。合成信号中、１〜４番目の信号は、マルチビームの第１列の４つの電子ビームがパターン６５を照射したときに得られる信号であり、５〜８番目、９〜１２番目、１３〜１６番目はそれぞれ、マルチビームの第２列、第３列、第４列の電子ビームがパターン６５を照射したときに得られる信号である。 As a result, a signal that becomes a high level every time the electron beam irradiates the pattern 52 as shown in FIG. 4B is obtained from the plurality of detectors constituting the detection unit 62, and the signal synthesis unit A signal obtained by combining these from 64 (the lowermost end of FIG. 4B) is supplied to the CPU 63. Among the combined signals, the first to fourth signals are signals obtained when the four electron beams in the first row of the multi-beams irradiate the pattern 65. The second is a signal obtained when the electron beams in the second, third, and fourth rows of the multi-beams irradiate the pattern 65, respectively.

ＣＰＵ６３は、まず、これら信号の時間間隔を検出することによって、回転角θが適切であるか否かを判定する。すなわち、４行４列のマルチビームの場合、回転角θが不適切であるとすると、４番目及び５番目に得られる２つの信号の間隔が、１番目及び２番目（又は、２及び３番目、又は３及び４番目）に得られる２つの信号の間隔と相違する。４及び５番目の信号間隔が他の信号間隔と対比して大きい場合には、回転角θが小さすぎることを表しており、逆に、信号間隔が小さい場合には、回転角が大きすぎることを表している。
ＣＰＵ６３は、それぞれの検出器から出力される信号の間隔を検出し、かつ信号間隔を対比し、４及び５番目の信号の間隔が他の信号の間隔よりも大きいか小さいかを判定する。そして、ＣＰＵ６３は、その結果に基づき、回転角を小さくすべきか大きくすべきかの出力を発生する。なお、マルチ開口５３を微少回転させるか、又はレンズ５４及び５５を回転レンズとして微少回転させることにより、回転角θを調整することができ、信号間隔を一致させることができる。 The CPU 63 first determines whether or not the rotation angle θ is appropriate by detecting the time interval between these signals. That is, in the case of a 4-by-4 multi-beam, if the rotation angle θ is inappropriate, the interval between the two signals obtained in the fourth and fifth is the first and second (or second and third). , Or the third and fourth) is different from the interval between the two signals obtained. If the fourth and fifth signal intervals are large compared to the other signal intervals, this indicates that the rotation angle θ is too small. Conversely, if the signal interval is small, the rotation angle is too large. Represents.
The CPU 63 detects the interval between the signals output from the respective detectors, compares the signal intervals, and determines whether the interval between the fourth and fifth signals is larger or smaller than the interval between the other signals. Then, based on the result, the CPU 63 generates an output indicating whether the rotation angle should be reduced or increased. Note that the rotation angle θ can be adjusted and the signal intervals can be matched by slightly rotating the multi-opening 53 or by slightly rotating the lenses 54 and 55 as the rotating lenses.

ＣＰＵ６３は、回転角θを調整して信号間隔を一致させた後、ビーム間隔が設計通りであるか否か、すなわち、ラスタ間隔が画素寸法と等しいか又はその整数倍であるか否かを評価する。この評価は、１及び４番目の信号の間隔を検出し、それを３で除算し、設計値と対比することによって実行することができる。隣接する信号の間隔で評価すると誤差が含まれる恐れがあるが、上記のようにして評価することにより、高精度の評価を行うことができる。１及び１６番目の信号の間隔を検出し、それを１５で除算した値と設計値とを対比してもよい。これにより、より高精度の評価を行うことができる。
また、２及び１５番目の信号の間隔を検出し、それを１３で除算した値と設計値とを対比してもよい。このようにして評価すると、１次光学系による歪みがマトリクス状配置のマルチビームの４隅のビームに大きく現れるので、１次光学系によって歪みが生じる場合であっても、ビーム間隔の評価を高精度で行うことができる。
ビーム間隔が設計値と異なっている場合、一次光学系の縮小率を調整することにより、設計値に一致させることができる。 After adjusting the rotation angle θ and matching the signal interval, the CPU 63 evaluates whether the beam interval is as designed, that is, whether the raster interval is equal to the pixel size or an integral multiple thereof. To do. This evaluation can be performed by detecting the interval between the 1st and 4th signals, dividing it by 3, and comparing it with the design value. There is a possibility that an error may be included when the evaluation is performed based on the interval between adjacent signals. However, the evaluation can be performed with high accuracy by performing the evaluation as described above. An interval between the 1st and 16th signals may be detected, and a value obtained by dividing the interval by 15 may be compared with a design value. Thereby, more accurate evaluation can be performed.
Alternatively, the interval between the 2nd and 15th signals may be detected, and a value obtained by dividing the interval by 13 may be compared with the design value. When evaluated in this way, distortion due to the primary optical system appears greatly in the four corner beams of the multi-beam arranged in a matrix, so that even when distortion occurs due to the primary optical system, the evaluation of the beam spacing is improved. Can be done with precision.
When the beam interval is different from the design value, it can be made to coincide with the design value by adjusting the reduction ratio of the primary optical system.

図５の（Ａ）は、本発明に係る第３の実施形態の電子線装置の主要部を示している。この第３の実施形態の電子線装置においては、図３に示した第２の実施形態において、補助レンズ５８、軸合わせレンズ５７、４極子レンズ５８〜６１の代わりにウィーンフィルタ７０を用いたものである。第３の実施形態の電子線装置においても、視野が広いことにより生じる収差の増大を防止することができる。ウィーンフィルタ７０は、軌道８２で示したように、２回集束させることによって非分散型とすることができる。
第３の実施形態の電子線装置においても、図４に関連して説明したような手法で、マルチビーム配列とｘ−ｙ座標系との角度θ及びビーム間隔を調整することができる。 FIG. 5A shows the main part of the electron beam apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the electron beam apparatus according to the third embodiment, the Wien filter 70 is used instead of the auxiliary lens 58, the axis alignment lens 57, and the quadrupole lenses 58 to 61 in the second embodiment shown in FIG. It is. Also in the electron beam apparatus of the third embodiment, it is possible to prevent an increase in aberration caused by a wide field of view. The Wien filter 70 can be made non-dispersive by focusing twice, as shown by the trajectory 82.
Also in the electron beam apparatus of the third embodiment, the angle θ and the beam interval between the multi-beam arrangement and the xy coordinate system can be adjusted by the method described with reference to FIG.

ウィーンフィルタ７０の光軸８１を中心とした断面形状の１／４を図５の（Ｂ）に示す。該ウィーンフィルタ７０は、パーマロイからなる円筒形状のヨーク７１と、パーマロイからなる１２極子電極（兼磁極）７２〜７４と、補正用の磁場を発生させるコイル７５〜７７と、各電極を絶縁するスペーサ７８〜８０とを備えている。１２極子電極７２〜７４に電圧を印加して、ウィーン条件を満たす電場、磁場、色収差補正用の４極子電磁場、球面収差補正用の６極子電磁場が生成されるようにすることにより、軸上色収差及び球面収差を補正することができる。 FIG. 5B shows ¼ of the cross-sectional shape centered on the optical axis 81 of the Wien filter 70. The Wien filter 70 includes a cylindrical yoke 71 made of permalloy, twelve-pole electrodes (cum poles) 72 to 74 made of permalloy, coils 75 to 77 for generating a magnetic field for correction, and spacers that insulate the electrodes. 78-80. By applying a voltage to the twelve-pole electrodes 72 to 74 to generate an electric field, a magnetic field, a quadrupole electromagnetic field for correcting chromatic aberration, and a hexapole electromagnetic field for correcting spherical aberration, an axial chromatic aberration is generated. And spherical aberration can be corrected.

本発明に係る第１の実施形態の電子線装置の電子光学系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electron optical system of the electron beam apparatus of 1st Embodiment which concerns on this invention. 図１に示した電子線装置において、ＥＢＣＣＤから画像データを取り出す手段を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a means for extracting image data from EBCCD in the electron beam apparatus shown in FIG. 1. 本発明に係る第２の実施形態の電子線装置の電子光学系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electron optical system of the electron beam apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 図３に示した電子線装置において、マルチビーム配列とｘ−ｙ座標軸との回転角の評価及びマルチビームのビーム間隔の評価を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the evaluation of the rotation angle between the multi-beam arrangement and the xy coordinate axes and the evaluation of the beam interval of the multi-beam in the electron beam apparatus shown in FIG. 3. 本発明に係る第３の実施形態の電子線装置の電子光学系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electron optical system of the electron beam apparatus of the 3rd Embodiment concerning this invention.

Claims

電子ビームを試料上に照射して、該試料から放出される電子を検出することにより、試料上の情報を得るようにした電子線装置において、
一次電子ビームを試料上に照射する一次光学系と、
試料から放出された二次電子を検出器に導く二次光学系であって、
対物レンズと、
一次電子ビームと二次電子とを分離するためのビーム分離器と、
対物レンズとビーム分離器との間に配置されたＮＡ開口と、
多極子レンズからなる軸上色収差補正レンズと、
該軸上色収差補正レンズとビーム分離器との間に配置された補助レンズであって、軸上色収差補正レンズの光軸方向の中央にＮＡ開口の像を形成するための補助レンズと
を備えている二次光学系と
を備えていることを特徴とする電子線装置。 In an electron beam apparatus that obtains information on a sample by irradiating the sample with an electron beam and detecting electrons emitted from the sample,
A primary optical system for irradiating a sample with a primary electron beam;
A secondary optical system for guiding secondary electrons emitted from a sample to a detector,
An objective lens;
A beam separator for separating a primary electron beam and a secondary electron;
An NA aperture disposed between the objective lens and the beam separator;
An axial chromatic aberration correction lens composed of a multipole lens;
An auxiliary lens disposed between the axial chromatic aberration correction lens and the beam separator, and an auxiliary lens for forming an image of the NA aperture at the center of the axial chromatic aberration correction lens in the optical axis direction ;
An electron beam apparatus comprising : a secondary optical system including:

請求項１記載の電子線装置において、
該装置は、視野を複数の副視野に分割して、副視野毎に、一次電子ビームの照射及び２次電子ビームの検出を反復実行するよう構成されており、
軸上色収差補正レンズは、２次光学系に含まれる拡大光学系に含まれている
ことを特徴とする電子線装置。 The electron beam apparatus according to claim 1,
The apparatus is configured to divide a field of view into a plurality of sub-fields and repeatedly execute irradiation of a primary electron beam and detection of a secondary electron beam for each sub-field of view.
An electron beam apparatus, wherein the longitudinal chromatic aberration correction lens is included in an enlarging optical system included in a secondary optical system.

請求項１又は２記載の電子線装置において、該装置はさらに、
一次光学系に含まれ、一次電子ビームを矩形に成形する手段
を備えていることを特徴とする電子線装置。 3. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the apparatus further comprises:
An electron beam apparatus comprising a means for forming a primary electron beam into a rectangular shape, which is included in a primary optical system.

請求項１記載の電子線装置において、該装置はさらに、
一次光学系に含まれ、１次電子ビームをマルチビームとして試料上に照射する手段と、
試料から放出された電子からなる複数の２次電子ビームをそれぞれ検出する複数の検出
器からなる検出手段と、
マルチビームの配列方向と電子線装置の基準座標系との回転角の評価、及び、マルチビームのビーム間隔の評価を行うマルチビーム評価手段と
を備えていることを特徴とする電子線装置。 The electron beam apparatus according to claim 1, further comprising:
Means for irradiating the specimen with a primary electron beam as a multi-beam included in the primary optical system;
Detection means comprising a plurality of detectors for respectively detecting a plurality of secondary electron beams comprising electrons emitted from the sample;
An electron beam apparatus comprising: multi-beam evaluation means for evaluating a rotation angle between a multi-beam arrangement direction and a reference coordinate system of the electron beam apparatus, and evaluating a beam interval of the multi-beam.

請求項４記載の電子線装置において、マルチビーム評価手段は、基準座標系のｙ軸（ただし、ｙ軸はステージ連続移動方向）に平行なマーカをｘ軸方向に走査した時に複数の検出器からそれぞれ得られる信号の間隔に基づいて評価するよう構成されていることを特徴とする電子線装置。 5. The electron beam apparatus according to claim 4, wherein the multi-beam evaluation means includes a plurality of detectors when a marker parallel to the y-axis (where the y-axis is the stage continuous movement direction) of the reference coordinate system is scanned in the x-axis direction. An electron beam apparatus configured to perform evaluation based on an interval of signals obtained from each.