JPH02144840A - 荷電粒子ビーム装置における自動焦点合せ方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム装置における自動焦点合せ方法Info
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- JPH02144840A JPH02144840A JP29779088A JP29779088A JPH02144840A JP H02144840 A JPH02144840 A JP H02144840A JP 29779088 A JP29779088 A JP 29779088A JP 29779088 A JP29779088 A JP 29779088A JP H02144840 A JPH02144840 A JP H02144840A
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- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
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- Electron Beam Exposure (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電子ビーム描画装置や走査t7−顕微鏡等の
電子ビーム装置やイオンビーム描画装置等のイオンビー
ム装置に用いられる自動焦点合せ装置に関する。
電子ビーム装置やイオンビーム描画装置等のイオンビー
ム装置に用いられる自動焦点合せ装置に関する。
(従来の技術)
電子ビーム描画装置等では、描画の開始前に電子ビーム
の焦点合せを行っているが、この焦点合せは、自動的に
行われている。この自動焦点合せとして、3点追い込み
方式が用いられている。この3点追い込み方式を第3図
、第4図を参照して説明する。を子ビームを試料上のマ
ークを横切って走査し、その走査に伴って発生した反射
電子信号等を検出すると、マークのエツジ部分において
鋭いピークが現れる。第3図は反射電子検出信号を示し
ており、縦軸は信号強度、横軸は走査値!である。この
検出信号の最大値D+と最小値D2との間のピークツー
ピーク値は、電子ビームの焦点が合っていればいるほど
大きくなり、又、ピークの幅は焦点が合うほど狭くなる
。
の焦点合せを行っているが、この焦点合せは、自動的に
行われている。この自動焦点合せとして、3点追い込み
方式が用いられている。この3点追い込み方式を第3図
、第4図を参照して説明する。を子ビームを試料上のマ
ークを横切って走査し、その走査に伴って発生した反射
電子信号等を検出すると、マークのエツジ部分において
鋭いピークが現れる。第3図は反射電子検出信号を示し
ており、縦軸は信号強度、横軸は走査値!である。この
検出信号の最大値D+と最小値D2との間のピークツー
ピーク値は、電子ビームの焦点が合っていればいるほど
大きくなり、又、ピークの幅は焦点が合うほど狭くなる
。
ここで、電子ビームを集束するための集束レンズの励磁
電流を変えながらマークを横切って電子ビームを走査す
ると、反射t′−f等の検出信号のピークツーピーク値
は、第4図に示すように、はぼ放物線状に変化する。こ
の放物線のピーク位置がジャストフォーカス位置である
。3点追い込み方式では、集束レンズの励磁電流をIt
、I2.I、に設定し、夫々の励磁電流のときの電子ビ
ームの走査に伴って得られた得られたマーク信号のピー
クツーピーク値P+ 、P−、Psを検出する。
電流を変えながらマークを横切って電子ビームを走査す
ると、反射t′−f等の検出信号のピークツーピーク値
は、第4図に示すように、はぼ放物線状に変化する。こ
の放物線のピーク位置がジャストフォーカス位置である
。3点追い込み方式では、集束レンズの励磁電流をIt
、I2.I、に設定し、夫々の励磁電流のときの電子ビ
ームの走査に伴って得られた得られたマーク信号のピー
クツーピーク値P+ 、P−、Psを検出する。
このピークツーピーク値のうち、最も強度の小さな値P
1を捨て、ピークツーピーク値F’x、Psに対応した
電流I2.I3を残す。
1を捨て、ピークツーピーク値F’x、Psに対応した
電流I2.I3を残す。
次に、このIs、Isとの中間のgIJ磁電流■。
を選び、このときのピークツーピーク値P4を検出して
3つのピークツーピークPx、Ps、P*を比較し、最
も低い値P)を捨て、残りの2つのピークツーピーク値
P2.P4を残す、同様に、ピークツーピーク値P2
、P4に対応したt流I2、■、の中間の電流I、で集
束レンズをfiEIJ61、この状態でマークを横切っ
て走査し、ピークツーピーク値P、を得る。このように
して、常に3点の励磁電流の際のピークツーピーク値を
検出し、そのピークツーピーク値のうちの最も低い値を
捨て、残りの2つのピークツーピーク値に対応した励磁
電流の中間のl1iJ7J磁電流を新たに設定し、この
動作を繰り返すことにより、放物線のピークP0の時(
ジャストフォーカスの時)の集束レンズの励磁電流値■
。が求められる。この集束レンズを励磁電流値I0に設
定した後、所定の電子ビームによる描画が行われる。
3つのピークツーピークPx、Ps、P*を比較し、最
も低い値P)を捨て、残りの2つのピークツーピーク値
P2.P4を残す、同様に、ピークツーピーク値P2
、P4に対応したt流I2、■、の中間の電流I、で集
束レンズをfiEIJ61、この状態でマークを横切っ
て走査し、ピークツーピーク値P、を得る。このように
して、常に3点の励磁電流の際のピークツーピーク値を
検出し、そのピークツーピーク値のうちの最も低い値を
捨て、残りの2つのピークツーピーク値に対応した励磁
電流の中間のl1iJ7J磁電流を新たに設定し、この
動作を繰り返すことにより、放物線のピークP0の時(
ジャストフォーカスの時)の集束レンズの励磁電流値■
。が求められる。この集束レンズを励磁電流値I0に設
定した後、所定の電子ビームによる描画が行われる。
(発期が解決しようとする課題)
上述したような焦点合せ方式においては、電子ビームの
集束の程度を評価するためにピークツーピーク値を用い
ているが、このピークツーピーク値は、第4図に示した
放物線のピークの近傍では変化率が小さく、外乱因子の
影響を受は易い、そのため、正確に放物線のピーク部分
を見つけ、高精度で焦点合せを行うことが困難となる。
集束の程度を評価するためにピークツーピーク値を用い
ているが、このピークツーピーク値は、第4図に示した
放物線のピークの近傍では変化率が小さく、外乱因子の
影響を受は易い、そのため、正確に放物線のピーク部分
を見つけ、高精度で焦点合せを行うことが困難となる。
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、高精度に自動的に焦点合わせを行うことができる
荷電粒子ビーム装置の自動焦点合わせ方法を実現するこ
とにある。
的は、高精度に自動的に焦点合わせを行うことができる
荷電粒子ビーム装置の自動焦点合わせ方法を実現するこ
とにある。
(課Uを解決するための手段)
本発明に基づく電子ビーム装置における自動焦点合せ方
法は、荷電粒子ビームを材料上で複数回走査し、荷電粒
子ビームの材料への照射に基づいて得られた信号を検出
すると共に、複数回走査毎に荷電粒子ビームの集束レン
ズの強度を変化させ、各レンズ強度のときの検出信号を
評価し、この評価に基づいて集束レンズの強度を設定す
るようにした自動焦点合せ方法において、検出信号のピ
ークの高さと幅の比によって検出信号を評価するように
したことを特徴としている。
法は、荷電粒子ビームを材料上で複数回走査し、荷電粒
子ビームの材料への照射に基づいて得られた信号を検出
すると共に、複数回走査毎に荷電粒子ビームの集束レン
ズの強度を変化させ、各レンズ強度のときの検出信号を
評価し、この評価に基づいて集束レンズの強度を設定す
るようにした自動焦点合せ方法において、検出信号のピ
ークの高さと幅の比によって検出信号を評価するように
したことを特徴としている。
(作用)
荷電粒子ビームを試料に照射した結果得られる信号のピ
ークは、焦点が合えば合うほど鋭くなり、ピーク幅が狭
くなることから、ピークの高さと幅の比によって検出信
号を評価する。ペンシル型ビームを試料に照射し、試料
から得られた信号のピークの波形は、はぼ第5図に示す
正規分布曲線で近似することができる。すなわち、ピー
ク波形f(X)は、次のように表すことができる。
ークは、焦点が合えば合うほど鋭くなり、ピーク幅が狭
くなることから、ピークの高さと幅の比によって検出信
号を評価する。ペンシル型ビームを試料に照射し、試料
から得られた信号のピークの波形は、はぼ第5図に示す
正規分布曲線で近似することができる。すなわち、ピー
ク波形f(X)は、次のように表すことができる。
f(x ン =(1/ff−〕=ヨ ・ σ )・
e +飄−sl /12″ 1・・・・・・ (1
) この時、mはピーク時のXの値で、x=mでf(X)は
最大値となる。従って、(1)式にX=mを代入すると
、ピーク高さHは、 H=f (m)=1/ (r丁マ・σ)・・・・・・
(2) となる、又1曲線f (x>の分布幅Wは、一般ににσ
(kは正の実数)の形で表わされ、その結果、ピーク高
さHと幅Wによってピーク波形f (x)を近似できる
ことになる。
e +飄−sl /12″ 1・・・・・・ (1
) この時、mはピーク時のXの値で、x=mでf(X)は
最大値となる。従って、(1)式にX=mを代入すると
、ピーク高さHは、 H=f (m)=1/ (r丁マ・σ)・・・・・・
(2) となる、又1曲線f (x>の分布幅Wは、一般ににσ
(kは正の実数)の形で表わされ、その結果、ピーク高
さHと幅Wによってピーク波形f (x)を近似できる
ことになる。
ここで、ピーク高さHと6wの比は、次のようになる。
H/W= 1/ (k −rI1・σ2)・・・・・・
(3) ところで、正規分布曲線f (x>の標準面差σを考慮
すると、この標準面差σは、ビームの焦点が合うほど小
さくなり、この値によってビームの焦点の合致した度合
を評価することができる。従って、(2)式のピークの
高さHでピーク波形の評価を行うよりも、σが2乗で表
わされる(3)式のピークの高さと幅の比(H/W)に
よって評価を行う方が、値が大きく変化するため、より
正確にビームの焦点の合致した度合を知ることができる
。
(3) ところで、正規分布曲線f (x>の標準面差σを考慮
すると、この標準面差σは、ビームの焦点が合うほど小
さくなり、この値によってビームの焦点の合致した度合
を評価することができる。従って、(2)式のピークの
高さHでピーク波形の評価を行うよりも、σが2乗で表
わされる(3)式のピークの高さと幅の比(H/W)に
よって評価を行う方が、値が大きく変化するため、より
正確にビームの焦点の合致した度合を知ることができる
。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第1図は本発明に基づく電子ビーム装置における自動
焦点合せ方法を実施曳する装置の一例を示したもので、
電子ビームEBは、集束レンズ1によって試料2上に細
く集束されると共に、偏向器3によって偏向される。4
は集束レンズ電源、5は偏向器制御ユニットであり、電
源4とユニット5は、共にコンピュータ6によって制御
される。試料2への電子ビームEBの照射に伴って発生
した、例えば反射電子は、反射電子検出器7によって検
出される。検出器7の検出信号は、増幅器8を介してピ
ーク高さ検出ユニット9、ピーク幅検出ユニットlOに
供給される。ピーク高さ検出ユニット9によって求めら
れたピーク高さに応じた信号と、ピーク幅検出ユニット
10によって求められたピーク幅に応じた信号は演算回
路11に供給される。演算回路11で求められたピーク
の高さと幅の比は、コンピュータ6に供給される。
。第1図は本発明に基づく電子ビーム装置における自動
焦点合せ方法を実施曳する装置の一例を示したもので、
電子ビームEBは、集束レンズ1によって試料2上に細
く集束されると共に、偏向器3によって偏向される。4
は集束レンズ電源、5は偏向器制御ユニットであり、電
源4とユニット5は、共にコンピュータ6によって制御
される。試料2への電子ビームEBの照射に伴って発生
した、例えば反射電子は、反射電子検出器7によって検
出される。検出器7の検出信号は、増幅器8を介してピ
ーク高さ検出ユニット9、ピーク幅検出ユニットlOに
供給される。ピーク高さ検出ユニット9によって求めら
れたピーク高さに応じた信号と、ピーク幅検出ユニット
10によって求められたピーク幅に応じた信号は演算回
路11に供給される。演算回路11で求められたピーク
の高さと幅の比は、コンピュータ6に供給される。
上述した構成における動作は次の通りである。
コンピュータ6は、集束レンズ電源4を制御し、そのレ
ンズ強度を変化させる。この時、コンピュータ6は、集
束レンズが容具なった励磁電流の時に、偏向器3によっ
て試料2上のマークを横切って直線状に電子ビームが走
査されるように、偏向器制御ユニット5を制御する。試
料2への電子ビームの照射によって発生した反射電子は
検出器7によって検出され、増幅器8によって増幅され
た後、ピーク高さ検出ユニット9とピーク幅検出ユニッ
ト10に供給される。
ンズ強度を変化させる。この時、コンピュータ6は、集
束レンズが容具なった励磁電流の時に、偏向器3によっ
て試料2上のマークを横切って直線状に電子ビームが走
査されるように、偏向器制御ユニット5を制御する。試
料2への電子ビームの照射によって発生した反射電子は
検出器7によって検出され、増幅器8によって増幅され
た後、ピーク高さ検出ユニット9とピーク幅検出ユニッ
ト10に供給される。
ピーク高さ検出ユニット9は、第2図(a)の検出信号
の最大値り、と最小値D2とから、ピークツーピーク値
(Hに対応)を検出する。ピーク幅検出ユニット10は
、第2図(a)の信号を絶対値反転させて、第2図(b
)の信号を得、更に、この第2図(b)の信号を任意の
レベル値してチエツクし、方形波処理をして第2図(c
)の信号を得る。この第2図(C)の信号のハイレベル
信号の@ (w、+W2 )を検出し、これを幅Wの信
号として出力する。
の最大値り、と最小値D2とから、ピークツーピーク値
(Hに対応)を検出する。ピーク幅検出ユニット10は
、第2図(a)の信号を絶対値反転させて、第2図(b
)の信号を得、更に、この第2図(b)の信号を任意の
レベル値してチエツクし、方形波処理をして第2図(c
)の信号を得る。この第2図(C)の信号のハイレベル
信号の@ (w、+W2 )を検出し、これを幅Wの信
号として出力する。
このようにして得られたHに対応した信号と、Wに対応
した信号は、演算回路11に供給され、H/Wの値が求
められる。H/Wの信号は、コンピュータ6に供給され
、このコンピュータ6においては、供給された信号に基
づいて、例えば、前記した3点追い込み方式により、焦
点の最も合った状態のときの集束レンズ4の励磁電流L
0を求めている。このLoの値は、コンピュータ6を介
して集束レンズt ′a4に供給され、集束レンズ1は
り、の励磁電流で励磁されることから、試料2には焦点
の合った電子ビームが照射されることになる。この後、
電子ビーム描画装置にあっては、焦点の合った電子ビー
ムで材料の描画が行われることになる。
した信号は、演算回路11に供給され、H/Wの値が求
められる。H/Wの信号は、コンピュータ6に供給され
、このコンピュータ6においては、供給された信号に基
づいて、例えば、前記した3点追い込み方式により、焦
点の最も合った状態のときの集束レンズ4の励磁電流L
0を求めている。このLoの値は、コンピュータ6を介
して集束レンズt ′a4に供給され、集束レンズ1は
り、の励磁電流で励磁されることから、試料2には焦点
の合った電子ビームが照射されることになる。この後、
電子ビーム描画装置にあっては、焦点の合った電子ビー
ムで材料の描画が行われることになる。
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実
施例に限定されない0例えば、検出信号の内、正負のピ
ーク信号のピークツーピーク値を求めるようにしたが、
検出信号の内特定の1つのピークについて高さと幅を求
めるようにしても良い、又、自動焦点合せの方式として
、3点追い込み方式を用いたが、池の方式にも本発明を
適用することができる。更に、電子ビーム描画装置を例
に説明したが、他の電子ビーム装置やイオンビーム装置
にも本発明を適用することができる。更に又、反射電子
を検出するようにしたが、2次電子を検出するようにし
ても良い。
施例に限定されない0例えば、検出信号の内、正負のピ
ーク信号のピークツーピーク値を求めるようにしたが、
検出信号の内特定の1つのピークについて高さと幅を求
めるようにしても良い、又、自動焦点合せの方式として
、3点追い込み方式を用いたが、池の方式にも本発明を
適用することができる。更に、電子ビーム描画装置を例
に説明したが、他の電子ビーム装置やイオンビーム装置
にも本発明を適用することができる。更に又、反射電子
を検出するようにしたが、2次電子を検出するようにし
ても良い。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明では、ビームを試料に照射
した結果得られた信号のピークの高さと幅の比に基づい
て、ビームの集束の程度の評価を行うようにしたので、
高さ情報のみによって評価することに比べ、ジャストフ
ォーカスの近傍における変化率が大きくなり、外乱因子
の影響を少なくすることができ、正確にジャストフォー
カス点を見つけ出すことかできるので、高精度の焦点合
ぜを行うことができる。
した結果得られた信号のピークの高さと幅の比に基づい
て、ビームの集束の程度の評価を行うようにしたので、
高さ情報のみによって評価することに比べ、ジャストフ
ォーカスの近傍における変化率が大きくなり、外乱因子
の影響を少なくすることができ、正確にジャストフォー
カス点を見つけ出すことかできるので、高精度の焦点合
ぜを行うことができる。
第1図は、本発明を実施するための電子ビーム描画装置
の一例を示す図、第2図は、ピーク高さと幅の検出ユニ
ットの動作を説明するために用いた信号波形を示す図、
第3図は、マーク検出信号を示す図、第4図は、3点追
い込み方式を説明するための図、第5図は、正規分布曲
線を示す図である。 1・・・集束)/ンズ 2・・・試料3・・・
偏向器 4・・・集束レンズ電源5・・・
偏向器制御ユニッI−6・・・コンピュータ7・・・検
出器 8・・・増幅器9・・・ピーク高さ
検出ユニット 10・・・ピーク幅検出ユニット 11・・・??!算回路 角等2 図 イ言号憤 第3 図 4J!強度 走査位1 第 図 角等 5口 第5 3引
の一例を示す図、第2図は、ピーク高さと幅の検出ユニ
ットの動作を説明するために用いた信号波形を示す図、
第3図は、マーク検出信号を示す図、第4図は、3点追
い込み方式を説明するための図、第5図は、正規分布曲
線を示す図である。 1・・・集束)/ンズ 2・・・試料3・・・
偏向器 4・・・集束レンズ電源5・・・
偏向器制御ユニッI−6・・・コンピュータ7・・・検
出器 8・・・増幅器9・・・ピーク高さ
検出ユニット 10・・・ピーク幅検出ユニット 11・・・??!算回路 角等2 図 イ言号憤 第3 図 4J!強度 走査位1 第 図 角等 5口 第5 3引
Claims (1)
- 荷電粒子ビームを材料上で複数回走査し、荷電粒子ビー
ムの材料への照射に基づいて得られた信号を検出すると
共に、複数回走査毎に荷電粒子ビームの集束レンズの強
度を変化させ、各レンズ強度のときの検出信号を評価し
、この評価に基づいて集束レンズの強度を設定するよう
にした自動焦点合せ方法において、検出信号のピークの
高さと幅の比によって検出信号を評価するようにしたこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム装置における自動焦点合
せ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29779088A JPH02144840A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 荷電粒子ビーム装置における自動焦点合せ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29779088A JPH02144840A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 荷電粒子ビーム装置における自動焦点合せ方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02144840A true JPH02144840A (ja) | 1990-06-04 |
Family
ID=17851207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29779088A Pending JPH02144840A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 荷電粒子ビーム装置における自動焦点合せ方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02144840A (ja) |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP29779088A patent/JPH02144840A/ja active Pending
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