JPH0766770B2 - 電子線照射装置 - Google Patents

電子線照射装置

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JPH0766770B2
JPH0766770B2 JP1056476A JP5647689A JPH0766770B2 JP H0766770 B2 JPH0766770 B2 JP H0766770B2 JP 1056476 A JP1056476 A JP 1056476A JP 5647689 A JP5647689 A JP 5647689A JP H0766770 B2 JPH0766770 B2 JP H0766770B2
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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 Sources, Ion Sources (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子線照射装置に係り、特に自動焦点合わせに
好適な電子線照射装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の電子線照射装置においては、検鏡される試料が有
する表面形状の細かさによらず、現に像観察をする為に
操作者が設定した倍率において自動焦点合せを行なつて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の電子線照射装置においては自動焦点合せ
の成功率に対する配慮がされておらず、操作者が設定し
た倍率と検鏡される試料が有する表面形状の細かさとの
関連において自動焦点合せの成功率が極めて低くなつて
しまうという問題があつた。
本発明の目的は、従来技術のもつ欠点を克服し、検鏡さ
れる試料が有する表面形状の細かさと操作者が設定した
倍率とによらずに自動焦点合せの成功率を格段に高めた
電子線照射装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、操作者が設定した試料観察の倍率によら
ず、自動焦点合わせの機能が始動したときに、自動焦点
合わせを行う倍率を所定の倍率範囲で走査し、各々の倍
率において自動焦点合わせを実行して比較し、適切に自
動焦点合わせができる倍率を自動的に探査してこの倍率
で最終的な焦点合わせを実行した後、この焦点合わせ条
件で電子線を試料に照射することにより達成できる。
また、自動焦点合わせ機能のスタートとしては、操作者
による自動焦点合わせ機能スイッチでの手動スタート、
或いは操作者による電子線を照射する視野移動後での自
動スタート等々があるが、いずれにしても予め設定され
た倍率範囲に含まれる予め設定された倍率ステップの夫
々において自動焦点合わせが自動的に実行され、その信
号が自動的に比較されることにより、最終的に適正なる
倍率に於いて焦点合わせが達成できる。
〔作用〕
本発明の電子線照射装置によれば、測定する試料の表面
構造の微細程度が試料毎に異なっていたとしても、それ
らの試料に応じた最適な倍率条件で焦点合わせを行うこ
とが出来るようになる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。第1図
は本発明の一実施例を示す略線図である。第1図に於て
電子ビーム1は焦点合わせを行う電子レンズとして用い
られる対物レンズ3により試料4の上に焦点を結ばされ
る。一方、この電子ビーム1は偏向コイル2により試料
4の上を走査される。試料4より電子ビーム1の照射に
より発生した電子信号(通常、二次電子信号)5は、検
出器6により捕捉されて電気信号に変換され、映像増幅
器7を通して陰極線管(図示せず)に表示される。表示
される像の倍率は陰極線管の像表示の走査幅と、試料4
上の電子ビーム1の走査幅との比である。陰極線管に表
示される像が焦点の合つた像となるのは、試料4に照射
される電子ビーム1の照射点での太さが一番細くなつた
場合に対応する。自動焦点合せは、手動で対物レンズ3
の励磁電流を変化させて、つまり対物レンズ3の焦点距
離を変えて試料4に照射される電子ビーム1の照射点で
の太さを一番細くするのではなく、装置自身がこれを自
動的に行なうものである。
自動焦点合せは、よく知られているように、映像信号の
高周波成分が最大となる様な対物レンズ3の励磁電流を
自動的に探すものである。この間の基本概念の事情を第
2図に示してある。つまり、対物レンズ電流IOを時間t
と共にその最小値IO MINから最大値IO MAXの方向に向つて
(或いは逆に)階段的に掃引し、対物レンズ電流IOの関
数としての映像信号S(IO)の微分値の絶対値|ds
(IO)/dt|が最大となる様な対物レンズ電流IO OPを自動
的に探すものである。但し、映像信号S(IO)の微分値
の絶対値|ds(IO)/dt|の瞬間値であるので、雑音やS/N
の良さを考慮すると極めて取扱いずらいので、第1図に
示す様にバンド・パス・フイルタ付の映像増幅器7の出
力を絶対値出力付の微分回路8を通して微分して絶対値
を採り、これを積分回路9を通して或る時間々隔にわた
り積分して、この値(判別値)を対物レンズ3の励磁電
流の関数としてとらえて、該判別値が最大となる様に対
物レンズ電流をD/Aコンバータ11及び電流増幅器12を用
いて自動制御するものである。この自動制御にはCPUバ
ス15に接続されている対物レンズ電流制御回路10が用い
られる。尚、自動焦点合せのスタートは自動焦点合せス
タートスイッチ回路14により行なわれ、微分回路8及び
積分回路9のスタート/エンドの制御は、該対物レンズ
電流制御回路10を通して行なわれる対物レンズ電流の制
御に連動して、CPUバス15からのCPUの指令によつて行な
われる。
ここで問題は、検鏡されている試料4の表面構造の細か
さである。というのは、従来の自動焦点合せは、操作者
が設定した像観察倍率による電子ビーム1の試料4上の
走査による映像信号によつてのみ行なわれる為、試料4
の有する表面構造の細かさと電子ビーム1の試料4上の
走査幅の相対関係によつては、うまくいかない事が多か
つたのである。これは、映像信号S(IO)から得られる
最適対物レンズ電流の判別値∫|ds(IO)/dt|dtによる
判別をS/N良くしかも短時間で行なわせるために、割と
バンド幅の小さなバンド・パス・フイルタを映像増幅器
7に組合せているからである。例えば、シリコンウエハ
ー上に構築された細いホトレジスト・パターンの様なも
のに対して自動焦点合せを起動させると、倍率が高い領
域でのみ良く作動し、低い倍率の領域では殆んどうまく
作動しないという事が起り得る。これは電子ビーム1の
試料4上での走査時間が一定である為に、その走査幅が
大きい(つまり低倍率)と実効的な試料上での走査速度
が増して、最適の対物レンズ電流に対応する映像信号の
周波数成分が判別値∫|ds(IO)/dt|dtの最大値として
検出されなくなつてしまうからである。
本発明は、上述の様な欠点を除く自動焦点合せ機能を有
する電子線照射装置を提供するものである。第1図に於
て、偏向コイル2に対する倍率(つまり試料4上の電子
ビーム1の走査幅)を制御する偏向コイル電流制御回路
13の制御を自動焦点合せ機能のアルゴリズム中に組み入
れた事により達成した。以下、第1図の動作を第2図及
び第3図を用いて説明する。まず、第1図の如くする事
によつて得られる映像信号は対物レンズ電流IOと倍率M
との両方の関数S(IO,M)となる。倍率を或る倍率に固
定しておいて、従来の自動焦点合せの如く、つまり上述
の第2図の説明の如く判別値∫|ds(IO,M)/dt|dtの最
大を求める。対物レンズ電流IOを今求めた最大値に対応
する値(実際は仮の最適値IO OP(i))に固定しておい
て、今度は倍率Mを変化させていきながら第3図の如く
判別値の最大を求める。この場合に、倍率の可変幅とそ
のステツプは予め操作者が検鏡しようとしている試料に
対応して決めておくと、この判別値の最大の探査は短時
間に効率良く終了する。例えば、シリコンウエーハ上の
1μm幅のホトレジスト・パターンに対して此を実効す
る場合には、倍率の可変幅とステツプは、電界放射電子
銃を用いた走査電子顕微鏡を例にとると2万倍,3万倍,4
万倍で十分である。いずれにしても、上述の倍率の可変
幅とステツプは各種の選択が可能な様に装置側を構成し
ておくと良い。そこで、次ぎには今求めた自動焦点合せ
を実効する最適倍率に倍率を固定して、先に求めた仮の
対物レンズ電流の最適値IO OP(i)をプラ側とマイナス側
に少し変化させて判別値を夫々求め、対物レンズ電流IO
の真の最適値IO OPを求め、対物レンズ電流を此に固定す
る。此で、自動焦点合せが終了した訳であるから、倍率
のみを自動焦点合せスタート前の像観察倍率MB AFC
自動的に戻してやれば、操作者としては自分が設定した
倍率MB AFCに於て自動焦点合せが極めて良く実行され
た事になる。本発明の一実施例に基づくフローチヤート
を第4図に示す。
尚、自動焦点合せのスタートは、第1図の本発明の一実
施例の如く自動焦点合せスタートスイツチ回路14を手動
で起動させても良いが、或いは操作者等による検鏡視野
移動後における自動スタートでも良い。勿論、検鏡視野
移動は予めプログラムされた指令に基づいて行なわれる
ものでも何ら差しつかえない。
〔発明の効果〕本発明によれば、測定すべき試料の表面
構造の微細程度が変化しても、電子線の焦点合わせが的
確に効率良く行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す要部のブロツク図、第
2図は対物レンズ電流と映像信号の微分絶対値との関係
を示すグラフ、第3図は倍率と映像信号の微分絶対値と
の関係を示すグラフ、第4図は本発明の一実施例に対応
する一例としてのフローチヤートである。 2……偏向コイル、3……対物レンズ、8……微分回
路、9……積分回路、10……対物レンズ電流制御回路、
13……偏向コイル電流制御回路、14……自動焦点合せス
タートスイツチ回路、15……CPUバス。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子銃と、該電子銃からの電子線を試料上
    に焦点させる焦点合わせ電子レンズと、前記電子線を試
    料に照射し該試料からの電子信号を検出する検出器とを
    備えた電子線照射装置において、前記試料に電子線を照
    射し倍率を所定の倍率範囲内で変化させる手段と、該所
    定の倍率範囲内で前記試料上に照射した前記電子線によ
    って生ずる前記電子信号を用いて焦点合わせに最適な倍
    率を求める手段と、該最適倍率の下で前記電子レンズの
    電流値を変化させ焦点合わせを行う手段を備えたことを
    特徴とする電子線照射装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項の電子線照射装置に
    おいて、前記電子線を前記試料に照射する前記所定の倍
    率範囲内で、前記電子信号が最大に検出される倍率を前
    記最適倍率とすることを特徴とする電子線照射装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項の電子線照射装置に
    おいて、前記焦点合わせ電子レンズの電流値を一定にし
    て、前記所定の倍率範囲内で前記電子線を前記試料に照
    射することを特徴とする電子線照射装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第3項の電子線照射装置に
    おいて、特定の倍率で前記電子レンズの電流値を変化さ
    せ、前記試料からの前記電子信号が最大に検出される前
    記電子レンズの電流値を前記一定の電子レンズの電流値
    とすることを特徴とする電子線照射装置。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項の電子線照射装置に
    おいて、前記電子線を照射し所定の倍率範囲内で変化さ
    せる毎に、前記焦点合わせ電子レンズの電流状態を所定
    の電流値範囲で変化させる手段とを備えたことを特徴と
    する電子線照射装置。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項の電子線照射装置に
    おいて、前記電子線を照射し所定の倍率範囲における倍
    率を、所定の倍率ステップで変化させることを特徴とす
    る電子線照射装置。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第1項の電子線照射装置に
    おいて、前記電子線を用いて試料を測定する前に、前記
    最適倍率を求め前記電子レンズの焦点合わせを行うこと
    を特徴とする電子線照射装置。
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