JP2002134059A - Focused ion beam equipment - Google Patents
Focused ion beam equipmentInfo
- Publication number
- JP2002134059A JP2002134059A JP2000333535A JP2000333535A JP2002134059A JP 2002134059 A JP2002134059 A JP 2002134059A JP 2000333535 A JP2000333535 A JP 2000333535A JP 2000333535 A JP2000333535 A JP 2000333535A JP 2002134059 A JP2002134059 A JP 2002134059A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- ion beam
- amount
- lens
- focused ion
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】荷電粒子線装置の光学系自動補正装置は、FI
B装置に適用するには解析手段の不足、解析結果検証機
能が無い、試料依存性が大きい等、各々の性能に問題が
あった。
【解決手段】FIB用レンズ、補正用偏向器、ビーム制
限アパーチャなどの設定を変更した状態で撮影したSI
M像間の位置ずれ量に基づいて軸ずれと焦点位置ずれと
非点を自動補正する。
【効果】位置ずれ量に基づく解析法は試料依存性が少な
いので、ビーム電流を変更した場合や、イオン銃でドリ
フトが生じた場合など適用範囲が拡大する。また本位置
ずれ解析法の採用によって装置補正精度は1桁向上す
る。位置ずれ解析結果の信頼性を一致度から検証できる
ので、誤動作防止フローを付加した無人稼働が可能にな
る。
(57) [Summary] An optical system automatic correction apparatus for a charged particle beam apparatus is an FI
When applied to the B apparatus, there was a problem in each performance such as lack of analysis means, no analysis result verification function, and large sample dependency. Kind Code: A1 Abstract: An SI photographed with settings of a FIB lens, a correction deflector, a beam limiting aperture, and the like changed.
The axis shift, the focus position shift, and the astigmatism are automatically corrected based on the position shift amount between the M images. [Effect] Since the analysis method based on the displacement amount has little dependence on the sample, the applicable range is expanded when the beam current is changed or when drift occurs in the ion gun. In addition, the device correction accuracy is improved by one digit by adopting this position shift analysis method. Since the reliability of the displacement analysis result can be verified from the degree of coincidence, unattended operation with a malfunction prevention flow added becomes possible.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】集束イオンビーム装置の光学
系を自動調整する装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus for automatically adjusting an optical system of a focused ion beam apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】集束イオンビーム(以下FIB)で試料加
工を行うとき、形状とサイズに合わせてビーム制限絞り
を変えて適切な照射電流に変更する。ビーム制限絞りを
変更するたびに、操作者はFIB用レンズ又は補正用偏
向器又は非点補正器の設定を微小に変更する手段により
軸ずれ補正又は焦点補正をしていた。さらに、イオン銃
のイオンエミッタの状態により、操作者はFIBの引出
し条件(引出し電圧等)を頻繁に変更するために、軸ず
れと焦点位置ずれが発生する。このようにFIB装置で
は、軸ずれ補正又は焦点補正は操作者によって頻繁に行
われていた。2. Description of the Related Art When a sample is processed with a focused ion beam (hereinafter referred to as FIB), an appropriate irradiation current is changed by changing a beam limiting aperture according to a shape and a size. Every time the beam limiting aperture is changed, the operator performs the axis shift correction or the focus correction by means of minutely changing the setting of the FIB lens, the correction deflector, or the astigmatism corrector. Further, the operator frequently changes the FIB extraction conditions (extraction voltage and the like) depending on the state of the ion emitter of the ion gun, so that an axis shift and a focus position shift occur. As described above, in the FIB apparatus, the axis deviation correction or the focus correction is frequently performed by the operator.
【0003】荷電粒子線装置の軸ずれ自動補正又は焦点
自動補正に関する公知3例を以下に示す。[0003] Three known examples relating to the automatic correction of the axis deviation or the automatic focus of the charged particle beam apparatus are shown below.
【0004】公知例1は特開平6-176721号の走査電子顕
微鏡の軸ずれ自動補正装置である。電子線が対物レンズ
の中心を通過するように調整するために、対物レンズの
励磁電流を変化させる前後の画像を取得し、得られた画
像を2値化した後ミスアライメントに起因する像の移動
方向と移動量を算出し、その移動量がゼロになる様にア
ライメント装置を制御する。[0004] A known example 1 is an automatic axis deviation correcting device for a scanning electron microscope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-176721. To adjust the electron beam to pass through the center of the objective lens, acquire images before and after changing the excitation current of the objective lens, binarize the obtained image, and then move the image due to misalignment. The direction and the movement amount are calculated, and the alignment device is controlled so that the movement amount becomes zero.
【0005】公知例2は特開平7-176285の走査電子顕微
鏡の焦点自動補正装置である。荷電粒子線の収束状態を
変化させ、各収束状態で取得される画像の高周波成分を
抽出し、その絶対量の1画面分の積分値を記録する。各
収束状態における積算値を比較し、積算値が最大となる
時の収束状態を合焦点状態と判定する。[0005] A known example 2 is an automatic focus correcting device for a scanning electron microscope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176285. The convergence state of the charged particle beam is changed, the high-frequency components of the image acquired in each convergence state are extracted, and the integral value of the absolute amount for one screen is recorded. The integrated values in each convergence state are compared, and the convergence state when the integrated value becomes the maximum is determined to be the in-focus state.
【0006】公知例3は透過電子顕微鏡の自動焦点補正
装置である特開平11-138242である。試料が合焦点面に
位置すると電子線入射角度の変化前後での画像は移動し
ないが、試料が合焦点面から外れていれば電子線入射角
の変化前後で画像が移動する。この視差による位置ずれ
量をフーリエ変換像の位相差像に基づく方法で解析し、
焦点ずれ量に変換して焦点を補正する。A known example 3 is JP-A-11-138242 which is an automatic focus correction device for a transmission electron microscope. If the sample is located on the focal plane, the image before and after the change in the electron beam incident angle does not move, but if the sample is out of the focal plane, the image moves before and after the change in the electron beam incident angle. The amount of displacement due to this parallax is analyzed by a method based on the phase difference image of the Fourier transform image,
The focus is corrected by converting to a defocus amount.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】FIB装置での軸ずれ
補正又は焦点補正は、操作者に負担となるばかりではな
く、観察・加工の効率を低下させていた。さらに、FI
B照射量が増大すると試料表面の破壊が進んでしまうた
めに、軸ずれ補正又は焦点補正確認のための走査イオン
顕微鏡(以下SIM)像取得時間を短くしなければならな
い。しかし、SIM像取得時間の短縮は、操作者の技術
のみに依存していた。The correction of the axis deviation or the correction of the focus in the FIB apparatus not only burdens the operator but also reduces the efficiency of observation and processing. In addition, FI
If the B irradiation amount increases, the destruction of the sample surface progresses. Therefore, it is necessary to shorten a scanning ion microscope (SIM) image acquisition time for correcting the axis deviation or the focus correction. However, the reduction of the SIM image acquisition time relies only on the skill of the operator.
【0008】公知例1で用いられている軸ずれ解析法は
解析結果の信頼性を数値的に示す機能が無い点が課題1
である。軸ずれ解析法では、移動量の解析結果は、画像
劣化によって解析不能となった場合でも、間違った解析
結果をそのまま出力していた。例えばずれ角が大き過ぎ
たため、焦点位置変化によって試料が視野から外れて位
置ずれ解析不能となる場合もある。また焦点位置変化量
が大き過ぎたために像ボケが起こり、位置ずれ解析不能
となる場合もある。自動補正装置では解析が全て正しく
実行される保証はないため、解析結果の信頼性を評価す
る手段と、信頼性が乏しい場合は補正を中止する機能を
必要とする。The problem 1 is that the axis shift analysis method used in the known example 1 has no function of numerically indicating the reliability of the analysis result.
It is. In the axis shift analysis method, an incorrect analysis result is output as it is even if the analysis result of the movement amount cannot be analyzed due to image degradation. For example, because the shift angle is too large, the sample may be out of the field of view due to a change in the focal position, and the position shift may not be analyzed. Further, there is a case where an image blur occurs due to an excessively large focal position change amount, and the displacement analysis becomes impossible. The automatic correction device does not guarantee that all the analysis will be performed correctly. Therefore, a means for evaluating the reliability of the analysis result and a function for canceling the correction when the reliability is low are required.
【0009】公知例2の焦点自動補正装置での解析精度
の試料依存性が課題2である。試料自体にシャープな構
造があれば合焦点と焦点外れの間で画像の高周波成分の
積算値に明瞭な差が見られるが、試料自体にシャープな
構造が無いと合焦点と焦点外れの間で高周波成分の積算
値の差はほとんど無くなってしまう。The second problem is that the analysis accuracy of the automatic focus correcting apparatus of the second prior art depends on the sample. If the sample itself has a sharp structure, a clear difference can be seen in the integrated value of the high-frequency component of the image between the focal point and the defocus, but if there is no sharp structure in the sample itself, the difference between the focal point and the defocus will occur. The difference between the integrated values of the high frequency components almost disappears.
【0010】また対物レンズ状態を変化させ、画像のシ
ャープネスが最大となる対物レンズ状態を検索する、い
わゆる漸近法では多数のデータを必要とする。データ取
込時間は荷電粒子源の輝度や検出器の感度など、物理的
な要因で制限される。そのため1データ当りの取込時間
を短縮させ過ぎるとデータのS/Nが劣化し、解析が困難
となる。またデータ取込み数の削減は解析精度の劣化を
招く。Further, a so-called asymptotic method for changing the state of the objective lens and searching for the state of the objective lens at which the sharpness of the image is maximized requires a large amount of data. Data acquisition time is limited by physical factors such as the brightness of the charged particle source and the sensitivity of the detector. Therefore, if the acquisition time per data is excessively shortened, the S / N of the data deteriorates and the analysis becomes difficult. Also, the reduction in the number of data acquisitions causes a deterioration in analysis accuracy.
【0011】また公知例1同様、解析結果の信頼性を評
価する指標が無いため、解析に用いた視野内にシャープ
な構造が存在しなかったため焦点を解析できない場合で
も、間違った解析結果をそのまま出力していた。Also, as in the case of the prior art 1, since there is no index for evaluating the reliability of the analysis result, even if the focus cannot be analyzed because there is no sharp structure in the field of view used for the analysis, the wrong analysis result is used as it is. Output.
【0012】公知例3の透過電子顕微鏡用焦点補正装置
での電子線入射角度のみを変化させる補正用偏向器の必
要性が課題3である。補正用偏向器の設定を変更したと
きに試料に入射する電子線の角度のみが変化するのは、
補正用偏向器の偏向支点と対物レンズの合焦点面が一致
した時のみである。偏向支点が合焦点面とほぼ一致して
いる補正用偏向器の無い装置では、焦点ずれ量解析が出
来なかった。The third problem is the necessity of a correcting deflector for changing only the incident angle of an electron beam in the focus correcting device for a transmission electron microscope according to the known example 3. The only reason that the angle of the electron beam incident on the sample changes when the setting of the correction deflector is changed is that
It is only when the deflection fulcrum of the correcting deflector and the focal plane of the objective lens coincide. An apparatus without a deflector for correction in which the deflection fulcrum almost coincides with the focal plane could not analyze the defocus amount.
【0013】このため本発明の目的は、 1.軸ずれ補正において解析結果の信頼性を数値的に示
す機能 2.焦点補正において試料依存性の少ない解析結果の信
頼性を評価する指標 3.偏向支点と対物レンズの合焦点面が合致しないFI
B装置での焦点解析法 を用いて軸ずれ自動補正又は焦点自動補正を実現し、高
速で高精度な観察・加工ができるFIB装置を提供する
ことにある。Therefore, the objects of the present invention are: 1. a function for numerically indicating the reliability of the analysis result in the axis deviation correction; 2. an index for evaluating the reliability of the analysis result with little sample dependence in the focus correction; FI where the fulcrum does not match the focal plane of the objective lens
It is an object of the present invention to provide an FIB apparatus which realizes automatic axis shift correction or automatic focus correction using a focus analysis method in the apparatus B, and enables high-speed, high-precision observation and processing.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】FIB装置の光学系微調
整を自動化して高速・高精度な観察・加工を実現する手
段を以下に挙げる。加工の形状とサイズに合わせてビー
ム制限絞りを変えて適切な照射電流に変更するたびに、
FIB用レンズ又は補正用偏向器又は非点補正器の設定
変更により軸ずれ又は焦点位置ずれを自動補正する。ま
た、イオン銃からのFIBの引出し条件を変えるたび発
生する軸ずれも自動で補正する。FIB装置での軸ずれ
あるいは焦点の自動補正機能は公知例1から3とは異な
る固有の機構により実現される。The means for realizing high-speed and high-precision observation and processing by automating the fine adjustment of the optical system of the FIB apparatus are described below. Each time the beam limiting aperture is changed to an appropriate irradiation current according to the shape and size of the processing,
The axis shift or the focus position shift is automatically corrected by changing the setting of the FIB lens, the correction deflector, or the astigmatism corrector. In addition, the axis deviation that occurs each time the FIB extraction condition from the ion gun is changed is automatically corrected. The function of automatically correcting the axis shift or the focus in the FIB device is realized by a unique mechanism different from the known examples 1 to 3.
【0015】課題1を解決するための手段は、対物レン
ズ又はビーム制限絞りの設定変更前後の画像位置ずれ解
析にフーリエ変換の位相差を利用した軸ずれ解析法であ
る。各画像のフーリエ変換像の位相差画像を逆フーリエ
変換した解析画像には、位置ずれ量に対応した位置にδ
的なピークのみが存在すると仮定できる。従ってδ的な
ピークの重心位置計算によってδ的なピークの位置つま
り画像間の位置ずれ量を1画素以下の精度で求められ
る。また解析画像の強度を規格化した後計算されたδ的
なピークの強度を画像間の一致度と見なすことが出来
る。この一致度を解析結果の信頼性と見なすことが出来
るので、一致度を利用した解析結果の合否判定機能を設
ける。Means for solving the problem 1 is an axis shift analysis method using a phase difference of a Fourier transform for an image position shift analysis before and after a setting change of an objective lens or a beam limiting aperture. An analysis image obtained by performing an inverse Fourier transform on the phase difference image of the Fourier transform image of each image has δ at a position corresponding to the amount of displacement.
It can be assumed that only typical peaks are present. Accordingly, the position of the δ-like peak, that is, the amount of displacement between the images, can be obtained with an accuracy of one pixel or less by calculating the center of gravity of the δ-like peak. Further, the intensity of the δ-like peak calculated after normalizing the intensity of the analysis image can be regarded as the degree of coincidence between the images. Since the degree of coincidence can be regarded as the reliability of the analysis result, a pass / fail judgment function of the analysis result using the degree of coincidence is provided.
【0016】課題2を解決するための手段は、試料依存
性が少ない視差に基づく焦点解析法(公知例3)の採用
である。前もって手動で合焦点を調整した後、視差に基
づく焦点解析法に必要なパラメータを測定して、焦点位
置がずれた場合に上記パラメータを元に焦点補正を行
う。Means for solving the problem 2 is to employ a focus analysis method based on parallax having little sample dependence (known example 3). After manually adjusting the focal point in advance, parameters necessary for a focus analysis method based on parallax are measured, and when the focus position is shifted, focus correction is performed based on the parameters.
【0017】課題3を解決するための手段は、偏向支点
が対物レンズの合焦点面と一致しない補正用偏向器を持
つ装置でも、視差に基づく焦点解析法が成り立つことを
利用する。操作者が設定した、もしくは画像の公知例2
のシャープネスを評価基準とした解析法によって特定さ
れた第1の焦点ずれ量F1において、補正用偏向器又はビ
ーム制限絞りの設定変更前後の画像を取得し、該画像間
の第1の位置ずれ量D1を解析する。ここで制御値は電圧
値もしくはそれらを制御するデジタル信号である。入射
荷電粒子線の振り角δα、倍率M、球面収差係数Csとす
ると、位置ずれD1と焦点ずれF1はD1=M・δα(S+F1+Cs・δ
α2)で関係付けられる。Sは偏向支点が対物レンズの合
焦点面と一致しないために発生した画像移動の項であ
る。その後焦点ずれ量がF1+δFの位置で補正用偏向器制
御値変化前後の画像を取得した場合、該画像間の位置ず
れ量DはD1+δD=M・δα(S+F1+δF+Cs・δα2)となるの
で、第1の位置ずれ量D1との差δDから第1の焦点ずれ量F
1との差δFを求めることが出来る。Means for solving the problem 3 utilizes the fact that a focus analysis method based on parallax is established even in a device having a correction deflector whose deflection fulcrum does not coincide with the focal plane of the objective lens. Known examples 2 of images set by the operator or images
In a first defocus amount F 1 identified by the sharpness evaluation criteria and the analysis method to acquire the images before and after correction for the deflector or a beam limiting aperture configuration changes, a first positional deviation between said image to analyze the amount D 1. Here, the control value is a voltage value or a digital signal for controlling them. Swing angle .delta..alpha the incident charged particle beam, the magnification M, when the spherical aberration coefficient Cs, positional displacement D 1 and defocus F 1 is D 1 = M · δα (S + F 1 + Cs · δ
α 2 ). S is a term of image movement that occurs because the deflection fulcrum does not coincide with the focal plane of the objective lens. Then if the defocus amount is acquired images before and after the deflector control value change at the position of F 1 + δF, positional displacement amount D between the image D 1 + δD = M · δα (S + F 1 + δF + Cs · δα 2) and since, first defocus amount F from the difference δD a first position deviation amount D 1
The difference ΔF from 1 can be obtained.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】〈実施例1〉図1は、本発明の実
施形態の一例であるFIB装置の基本構成を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows a basic configuration of an FIB apparatus according to an embodiment of the present invention.
【0019】本発明のFIB装置は、半導体ウエハや半
導体チップ等の基板を載置する可動の試料台2と、基板
の分析しようとする位置を特定するため試料台2の位置
を制御する試料位置制御装置9と、集束イオンビームカ
ラム1内にイオン銃11と、コンデンサレンズ18と、ビー
ム制限絞り13と、ビーム制限絞り制御装置13と、補正用
偏向器5と、非点補正器14と、走査用偏向器4と、対物レ
ンズ19を持ち、走査用偏向器4と2次粒子検出器8に接続
した画像解析装置12を持つ。試料へのFIB照射電流
は、ビーム制限絞り13により制御する。集束イオンビー
ムカラム1で走査用偏向器4が、FIBを走査して、画像
解析装置12は、走査用偏向器4と同期して2次粒子検出
器8から送り出される画像信号を受信する。集束イオン
ビームカラム1、試料位置制御装置9、画像解析装置12な
どは、中央処理装置6により制御される。The FIB apparatus according to the present invention comprises a movable sample stage 2 on which a substrate such as a semiconductor wafer or a semiconductor chip is placed, and a sample position for controlling the position of the sample stage 2 for specifying the position of the substrate to be analyzed. A control device 9, an ion gun 11, a condenser lens 18, a beam limiting aperture 13, a beam limiting aperture control device 13, a correction deflector 5, a astigmatism corrector 14 in the focused ion beam column 1, It has a scanning deflector 4 and an objective lens 19, and has an image analyzer 12 connected to the scanning deflector 4 and the secondary particle detector 8. The FIB irradiation current to the sample is controlled by the beam limiting aperture 13. The scanning deflector 4 scans the FIB in the focused ion beam column 1, and the image analyzer 12 receives an image signal sent from the secondary particle detector 8 in synchronization with the scanning deflector 4. The focused ion beam column 1, the sample position controller 9, the image analyzer 12, and the like are controlled by the central processing unit 6.
【0020】まず、最初のSIM像を得るまでの工程を
説明する。試料に適切な電流量のFIBを照射できる様
にFIB装置の初期設定をする。光軸と平行な方向をZ
方向、光軸と直交する面をXY平面とする。試料24を挿入
し、試料台2のZ位置の粗調整を行う。または低倍で試
料24の画像を確認し、焦点位置の粗調整を行っても良
い。この粗調整は対物レンズ19の制御値調整で行っても
良い。試料台2のXY移動を用いて光学系調整用の視野を
選択する。次にFIBの対物レンズ19の光軸からのずれ
角を補正する。コンデンサレンズ18の焦点位置を変化さ
せた時の像移動を目視にて認識し、像移動が最小になる
様に補正用偏向器5の制御値を調整する。次にFIBの
非点調整を行う。非点補正器14の制御値を変化させたと
きの像変形を目視にて認識し、像変形が最小になる様に
非点補正器の制御値を調整する。軸ずれ補正、焦点補
正、非点補正を終了後に、試料台2を用いて撮影用視野
に移動し、対物レンズ19の焦点位置を微調整した後、画
像の取込みを行う。First, steps required to obtain a first SIM image will be described. The FIB apparatus is initialized so that the sample can be irradiated with an appropriate amount of current FIB. Z parallel to optical axis
A plane orthogonal to the direction and the optical axis is defined as an XY plane. The sample 24 is inserted, and coarse adjustment of the Z position of the sample table 2 is performed. Alternatively, the image of the sample 24 may be confirmed at a low magnification, and the focus position may be roughly adjusted. This rough adjustment may be performed by adjusting the control value of the objective lens 19. The visual field for optical system adjustment is selected using the XY movement of the sample stage 2. Next, the deviation angle of the FIB from the optical axis of the objective lens 19 is corrected. The image movement when the focal position of the condenser lens 18 is changed is visually recognized, and the control value of the correction deflector 5 is adjusted so that the image movement is minimized. Next, FIB astigmatism adjustment is performed. The image deformation when the control value of the astigmatism corrector 14 is changed is visually recognized, and the control value of the astigmatism corrector is adjusted so that the image deformation is minimized. After the completion of the axis shift correction, the focus correction, and the astigmatism correction, the sample is moved to the field of view using the sample table 2, and after finely adjusting the focal position of the objective lens 19, an image is captured.
【0021】以下に述べる本発明は、FIBの軸ずれ補
正および対物レンズ焦点位置の微調整の自動化に関す
る。The present invention described below relates to automation of FIB axis deviation correction and automatic adjustment of the focus position of an objective lens.
【0022】対物レンズ19の軸ずれ自動補正装置の基本
構成を図2に示す。視野や倍率等を設定した後、対物レ
ンズ19を第1の状態に設定して第1の画像を撮影する。
対物レンズ19の制御値変化によって対物レンズ19を第2
の状態に変化さて第2の画像を撮影する。中央処理装置
6ではフーリエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解
析法を用いて第1と第2の画像間の位置ずれ量Dと一致
度を計算し、該一致度に基づいて軸ずれ補正を実行する
かの判断と、該位置ずれ量(Dx, Dy)をほぼ0にするため
に必要な補正用偏向器5の制御値(IAL_x, IAL_y)の計算
を行う。倍率Mにおいて、対物レンズ19の光軸からα=
(αx、 αy)ずれて入射するFIB32は、対物レンズの
焦点位置Z座標をδF変化させると、FIB33の様に試料
に入射する。FIB32とFIB33間の試料入射位置のXY
座標ずれ量は(Dx, Dy)=M・δF・(αx、 αy)になる。この
ため第1の対物レンズ状態で撮影した第1の画像と、第2
の対物レンズ状態で撮影した第2の画像は(Dx, Dy)の位
置ずれを持つ。この関係を利用してずれ角(αx、 αy)
を求める。該ずれ角(αx、 αy)をほぼ0にするために必
要な補正用偏向器5の制御値(IAL_x, IAL_y)を計算する
と、軸ずれを補正することができる。しかし、FIB装
置では対物レンズ19の制御値変化による焦点位置変化量
や、補正用偏向器5の制御値変化によるずれ角変化量の
物理的な絶対量を測定することは難しい。また軸ずれを
ほぼ0にするという目的において、焦点位置変化量やず
れ角の絶対量を知る必要は無いので、位置ずれ量Dを直
接補正用偏向器5の制御値変化量に変換し、該計算結果
を基に補正用偏向器5の制御値を設定し、軸ずれを補正
する。FIG. 2 shows a basic configuration of an automatic axis deviation correcting device for the objective lens 19. After setting the field of view, the magnification, and the like, the first lens is set to the first state, and a first image is captured.
The objective lens 19 is moved to the second position by changing the control value of the objective lens 19.
And the second image is photographed. Central processing unit
In step 6, the amount of misalignment D and the degree of coincidence between the first and second images are calculated using a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and axis misalignment is corrected based on the degree of coincidence. Then , the control values (I AL_x , I AL_y ) of the correction deflector 5 necessary to make the displacement amounts (D x , D y ) substantially zero are calculated. At magnification M, α = α from the optical axis of objective lens 19.
The FIB 32 incident with a shift of (α x , α y ) is incident on the sample like the FIB 33 when the focal position Z coordinate of the objective lens is changed by δF. XY of sample incidence position between FIB32 and FIB33
The coordinate shift amount is (D x , D y ) = M · ΔF · (α x , α y ). Therefore, the first image captured in the first objective lens state and the second image
The second image photographed in the state of the objective lens has a position shift of (D x , D y ). Using this relationship, the deviation angles (α x , α y )
Ask for. Calculating the control values (I AL_x , I AL_y ) of the correction deflector 5 necessary to make the deviation angles (α x , α y ) substantially zero enables the axis deviation to be corrected. However, it is difficult for the FIB apparatus to measure the physical absolute amount of the focal position change amount due to the control value change of the objective lens 19 and the shift angle change amount due to the control value change of the correction deflector 5. In addition, since it is not necessary to know the focal position change amount and the absolute amount of the shift angle for the purpose of making the axis shift substantially zero, the position shift amount D is directly converted to the control value change amount of the deflector 5 for correction, and The control value of the correction deflector 5 is set based on the calculation result, and the axis deviation is corrected.
【0023】ここでフーリエ変換の位相成分を利用した
位置ずれ解析法の説明図を図3に示す。位置ずれD=(Dx,
Dy)のある画像ペアS1(n, m)=S2(n+Dx, m+Dy)を仮定し、
S1(n,m), S2(n, m)の2次元離散的フーリエ変換をS1(k,
l), S2(k, l)とする。フーリエ変換にはF{S(n+Dx, m+
Dy)}=F{S(n, m)}exp(iDx・k+iDy・l)の公式があるので、S
1(k, l)=S2(k, l)exp(iDx・k+iDy・l)と変形できる。つま
りS1(k, l)とS2(k, l)の位置ずれは位相差exp(iDx・k+iD
y・l)=P(k, l)で表現される。P(k, l)は周期が(Dx,
Dy)の波でもあるので、位相差画像P(k, l)を逆フーリエ
変換した画像P(n, m)には(Dx, Dy)の位置にδ的なピー
クが発生する。なお振幅の情報を全て除去するのではな
く、S1(k, l)・S2(k, l)*=|S1||S2| exp(iDx・k+iDy・l)
の振幅成分にlog若しくは√の処理を施して振幅成分を
抑制した画像を計算し、該画像に逆フーリエ変換を施し
ても位置ずれベクトルの位置(Dx, Dy)にδ的なピークが
発生するので、該画像で位置ずれ解析を行っても良い。
位相差画像P(k, l)をフーリエ変換しても(Dx, Dyにδ的
なピークが発生するので、位相差画像P(k, l)のフーリ
エ変換像で位置ずれ解析を実行しても良い。FIG. 3 is an explanatory diagram of a displacement analysis method using a phase component of the Fourier transform. Misalignment D = (D x ,
D image pair S1 (n with y), m) = S2 ( n + D x, m + D y) assuming,
The two-dimensional discrete Fourier transform of S1 (n, m) and S2 (n, m) is expressed as S1 (k,
l), S2 (k, l). F {S (n + D x , m +
D y )} = F {S (n, m)} exp (iD x・ k + iD y・ l)
1 (k, l) = S2 (k, l) exp (iD x · k + iD y · l). That S1 (k, l) and S2 (k, l) positional deviation of the phase difference exp (iD x · k + iD
y · l) = P (k, l). P (k, l) has a period of (D x ,
Since also the wave of D y), the phase difference image P (k, image P (n that inverse Fourier transform l), in m) is δ peak at a position of (D x, D y) occurs. Note that instead of removing all information of the amplitude, S1 (k, l) · S2 (k, l) * = | S1 || S2 | exp (iD x · k + iD y · l)
An image in which the amplitude component is suppressed by performing log or 処理 processing on the amplitude component of 振幅 is calculated, and even if the image is subjected to inverse Fourier transform, a δ-like peak is obtained at the position (D x , D y ) of the displacement vector. Since this occurs, the position shift analysis may be performed on the image.
Since the phase difference image P (k, l) be the Fourier transform of (D x, is δ peak in D y to generate, execute a displacement analysis in the Fourier transformed image of the phase difference image P (k, l) You may.
【0024】画像P(n, m)にはδ的なピークのみが存在
すると仮定できるので、重心位置計算によってδ的なピ
ークの位置を小数点以下の精度で正しく求められる。ま
たδ的なピーク以外は雑音と見なすことが出来るので、
画像P(n, m)全体の強度に対するδ的なピークの強度の
割合を画像間の一致度と見なす事が出来る。従来の位置
ずれ解析法では位置ずれ解析結果の信頼性を評価するこ
とは困難であり、視野外れや像ボケのために間違った位
置ずれ量を出力しても、その位置ずれ量に基づいて補正
用偏向器5を変化させてしまう。本位置ずれ解析法では
一致度が出力されるので、一致度の下限値を設定し、一
致度が下限値以下であれば軸ずれ補正は行わないように
設定されている。これによって視野外れや像ボケによる
誤動作を防止できる。Since it can be assumed that only the δ-like peak exists in the image P (n, m), the position of the δ-like peak can be accurately obtained with the precision below the decimal point by calculating the position of the center of gravity. In addition, since peaks other than δ-like peaks can be regarded as noise,
The ratio of the intensity of the δ-like peak to the intensity of the entire image P (n, m) can be regarded as the degree of coincidence between the images. It is difficult to evaluate the reliability of the displacement analysis results using the conventional displacement analysis method, and even if an incorrect displacement is output due to out-of-field or image blur, correction is performed based on the displacement. Changes the deflector 5 for use. Since the degree of coincidence is output in the present displacement analysis method, a lower limit value of the degree of coincidence is set, and if the degree of coincidence is equal to or less than the lower limit, the axis deviation is not corrected. As a result, a malfunction due to out-of-field or image blur can be prevented.
【0025】位置ずれ量Dを補正用偏向器5の制御値変化
量δIALに変換するために、予め補正用偏向器5の制御値
変化量δIALと位置ずれ量Dの関係を計測しておく必要が
ある。倍率Mm1において対物レンズ19の制御値をδI
OBJ_m1変化させた時、IAL=(IAL_x,IAL_y)における位置
ずれ量D0=(Dx_0,Dy_0)を解析し、IAL+δIAL=(IAL_x,+δ
IAL_x,IAL_y+δIAL_y)における位置ずれ量と位置ずれ量
D0との差δDm1=(δDm1_x,δDm1_y)を求める。In order to convert the displacement D into the control value change ΔI AL of the correction deflector 5, the relationship between the control value change ΔI AL of the correction deflector 5 and the displacement D is measured in advance. Need to be kept. At the magnification M m1 , the control value of the objective lens 19 is ΔI
OBJ_m1 when changing, I AL = (I AL_x, I AL_y) positional deviation amount D in 0 = (D x_0, D y_0 ) analyzes, I AL + δI AL = ( I AL_x, + δ
I AL_x , I AL_y + δI AL_y )
A difference ΔD m1 = (ΔD m1_x , ΔD m1_y ) from D 0 is obtained.
【0026】また入射FIBのずれ角αは補正用偏向器
5の制御値IALとほぼ比例関係にあるが、図2に示す様に
補正用偏向器5は対物レンズ19の上部に設けられている
ため、対物レンズ19の電界によっても試料に入射するF
IBの位置は変化してしまう。試料の高さ変化が大きい
場合にも対応するために、試料に入射するFIBの位置
Dは対物レンズ19の制御値IOBJ値をパラメータとした補
正項を導入した式、δDm1_θ∝(A+B・IOBJ)δIALで求め
られる。ここでA、BおよびCは装置固有の係数である。
また焦点位置変化量は対物レンズ19の制御値変化量に比
例するのでδF∝δIOBJとなる。δDm1_θ=M m1・δI
OBJ_m1・(a+b・IOBJ)δIAL とし、各IOBJにて位置ずれ量
δDm1_θを計測し、係数aおよびbを特定する。位置ずれ
量から補正用偏向器5の制御値変化量を計算する際は、
δDm1_θ‘= δDm1_θ/(a+b・IOBJ)を用いる。The deviation angle α of the incident FIB is determined by a correcting deflector.
While 5 is substantially proportional to the control value I AL of the deflector 5 as shown in FIG. 2 because it is provided in the upper portion of the objective lens 19, is incident on the sample by the electric field of the objective lens 19 F
The position of the IB changes. In order to cope with a large change in the height of the sample, the position of the FIB incident on the sample
D is obtained by an equation introducing a correction term using the control value I OBJ value of the objective lens 19 as a parameter, ΔD m1_θ ∝ (A + B · I OBJ ) ΔI AL . Here, A, B and C are coefficients specific to the device.
The focal position change amount is DerutaefuarufaderutaI OBJ is proportional to the control value variation amount of the objective lens 19. δD m1_θ = M m1・ δI
And OBJ_m1 · (a + b · I OBJ) δI AL, measures the positional deviation amount [delta] D M1_shita in each I OBJ, identifies the coefficients a and b. When calculating the control value change amount of the correction deflector 5 from the displacement amount,
ΔD m1_θ ′ = ΔD m1_θ / (a + b · I OBJ ) is used.
【0027】以上、補正用偏向器5の制御値変化量δIAL
と位置ずれ量δDの関係を特定し、中央処理装置6に記録
した後、軸ずれ補正を実行する。倍率Mにおいて、対物
レンズ19の制御値をδIOBJ変化させた時の位置ずれ量が
D=(Dx,Dy)の場合、位置ずれ量Dに対物レンズ制御値補正
をしてDθ‘に変換する。軸ずれを相殺するために必要
な補正用偏向器の制御値変化量は-(Mm1・δIOBJ_m1 /M・
δIOBJ)・(Dθ_x‘・δIAL_x/δDm1_x_θ‘, Dθ_y‘・δI
AL_y/δDm1_y_θ‘)と計算される。As described above, the control value change amount ΔI AL of the correction deflector 5
And the positional deviation amount ΔD are specified and recorded in the central processing unit 6, and then the axial deviation correction is executed. When the control value of the objective lens 19 is changed by ΔI OBJ at the magnification M,
In the case of D = (D x , D y ), the position shift amount D is corrected for the objective lens control value and converted into D θ ′. The control value change amount of the correction deflector required to cancel the axis deviation is- (M m1・ δI OBJ_m1 / M ・
δI OBJ ) ・ (D θ_x '・ δI AL_x / δD m1_x_θ ', D θ_y '・ δI
AL_y / δD m1_y_θ ').
【0028】ここで軸ずれ補正における入力パラメータ
であるδIOBJの大きさについて考察する。δIOBJつまり
δFが大きいほどずれ角αに対応する位置ずれ量Dが大き
くなり、ずれ角解析精度向上する。しかし焦点位置変化
量δFを大きくし過ぎると、位置ずれ量Dも大きくなるた
め視野外れが発生する。特に高倍率では視野範囲が狭く
なるので視野外れが頻繁に発生する。視野外れが起らな
い様、δFの上限値は倍率Mに反比例させる必要がある。
また焦点位置変化量δFが大きいと像ボケが大きくな
り、視野が外れてなくとも位置ずれ解析不能となる場合
もある。像ボケで決められる焦点位置変化量δFの上限
値は対物レンズ19の焦点深度や試料24の構造に依存する
ので、実際に焦点位置を変化させて焦点位置変化量δF
の上限を判断した方が良い。そこで以下の判断フローを
設けておく。まず倍率等で決められる焦点位置量δFで
位置ずれ解析を行い、位置ずれ解析不能つまり画像間の
一致度が下限値以下となった場合は焦点位置変化量を減
らし、再度位置ずれ解析を行う。焦点位置変化量がほぼ
0となっても位置ずれ解析不能つまり一致度が下限値以
下となった場合は、視野に全く特徴が無い等、視野自体
に問題があると考えられる。この場合は倍率を下げるか
視野を変更した後、再度解析する必要がある。Here, the magnitude of ΔI OBJ which is an input parameter in the axis deviation correction will be considered. As ΔI OBJ, that is, ΔF, is larger, the positional deviation amount D corresponding to the deviation angle α is larger, and the deviation angle analysis accuracy is improved. However, if the focal position change amount ΔF is too large, the positional deviation amount D also becomes large, and thus a field of view is lost. In particular, at high magnifications, the visual field range is narrowed, so that the visual field often deviates. The upper limit value of ΔF needs to be inversely proportional to the magnification M so that the visual field does not deviate.
Further, if the focal position change amount ΔF is large, the image blur becomes large, and even if the field of view does not deviate, it may be impossible to analyze the displacement. Since the upper limit value of the focal position change amount ΔF determined by the image blur depends on the focal depth of the objective lens 19 and the structure of the sample 24, the focal position change amount ΔF is actually changed by changing the focal position.
It is better to determine the upper limit. Therefore, the following determination flow is provided. First, the displacement analysis is performed with the focus position amount ΔF determined by the magnification or the like. When the displacement analysis is impossible, that is, when the degree of coincidence between the images is equal to or less than the lower limit value, the focal position change amount is reduced and the displacement analysis is performed again. Almost change in focal position
If the displacement cannot be analyzed even when the value becomes 0, that is, if the degree of coincidence is equal to or less than the lower limit value, it is considered that there is a problem in the visual field itself, for example, the visual field has no feature. In this case, it is necessary to perform the analysis again after reducing the magnification or changing the field of view.
【0029】図4のフローに従い軸ずれ補正を実行す
る。補正パラメータを入力した後、軸ずれ補正実行の指
示を与えると、対物レンズ19が第1の状態における第1の
画像取込みが開始される。対物レンズ19の制御値を変化
させ、第2の状態に設定した後、第2の画像を取込み、画
像間の位置ずれを解析する。位置ずれ解析で得られた画
像間の一致度を参照し、一致度が下限値以上であれば位
置ずれ量を補正用偏向器5の制御値変化量に換算し、軸
ずれを補正する。所定回数軸ずれ補正を実行した後、軸
ずれ補正を終了する。一致度不足の場合はまず制御値変
化量を縮小して画像ペアの取込みを再開する。制御値変
化量を縮小しても一致度が不足している場合は、倍率や
視野を変更して画像ペアの取込みを再開する。いずれの
対策を行っても一致度不足の場合は処理を中断する。The axis deviation correction is executed according to the flow shown in FIG. After inputting the correction parameters, when an instruction to execute axis deviation correction is given, the first image capture in the first state of the objective lens 19 is started. After the control value of the objective lens 19 is changed and set to the second state, a second image is captured, and the displacement between the images is analyzed. The degree of coincidence between the images obtained by the positional deviation analysis is referred to, and if the degree of coincidence is equal to or greater than the lower limit, the amount of positional deviation is converted into the amount of change in the control value of the correction deflector 5 to correct the axis deviation. After performing the axis deviation correction a predetermined number of times, the axis deviation correction ends. If the degree of coincidence is insufficient, first, the control value change amount is reduced and the capture of the image pair is restarted. If the degree of coincidence is insufficient even after reducing the control value change amount, the magnification and the field of view are changed, and the capture of the image pair is restarted. In any case, if the degree of matching is insufficient, the processing is interrupted.
【0030】なお、補正用偏向器5の偏向支点と対物レ
ンズ19の合焦点面が一致していなくとも、ずれ角が0に
近づくと焦点位置変化による像の位置ずれ量が0に近づ
くと言う現象も変わらない。またずれ角を0にする補正
の他に、操作者があるずれ角を設定し、該ずれ角におけ
る対物レンズ19の制御値変化による位置ずれ量を記録し
ておき、記録された位置ずれ量になるように補正用偏向
器5を調整すれば、指定した前期ずれ角に補正出来る。Even if the deflection fulcrum of the correcting deflector 5 does not coincide with the focal plane of the objective lens 19, it is said that when the shift angle approaches 0, the amount of image shift due to a change in the focus position approaches 0. The phenomenon does not change. In addition to the correction for setting the shift angle to 0, the operator sets a certain shift angle, records the position shift amount due to a change in the control value of the objective lens 19 at the shift angle, and records the position shift amount in the recorded position shift amount. By adjusting the correction deflector 5 so that the deviation angle can be corrected to the specified deviation angle.
【0031】軸ずれの原因として、ビーム電流変更時の
ビーム制限絞り13の位置ずれがある。ビーム制限絞り13
の穴位置が光軸から外れると、対物レンズ19に入射する
FIBはずれ角を持つ事になる。このビーム制限絞り13の
穴位置を制御する自動補正装置の補正フローを図5に示
す。視野や倍率等を設定した後、中央処理装置6の画面
にて対物レンズ19の制御値変化量等の補正パラメータを
入力し、補正実行ボタンをクリックするとFIB装置は補
正を開始する。対物レンズ19が第1の状態で第1の画像
を撮影した後、対物レンズ19の制御値δIOBJ変化させて
第2の状態に設定し、第2の画像を撮影する。撮影され
た第1と第2の画像は、フーリエ変換像の位相差解析に
基づく位置ずれ解析法で一致度と位置ずれを解析する。
該一致度に基づいて軸ずれ補正を実行するかの判断と、
該位置ずれ量(Dx, Dy)をほぼ0にするために必要なビー
ム制限絞り13のビーム制限絞り制御装置13の制御値(I
AP_x, IAP_y)の計算を行う。この計算も、予めビーム制
限絞り13のビーム制限絞り制御装置13の制御値変化量δ
IAPと位置ずれ量Dの関係を計測し、見積られた変換係数
や必要な補正項を用いて実行される。なおビーム制限絞
り制御装置13による軸ずれ補正はモーターやギアなどを
用いた機械的な方法で行うため、可動範囲は広いが設定
精度は不充分である。一方補正用偏向器5の制御値調整
による軸ずれ補正は電気的な方法で行うため、可動範囲
は狭いが設定精度は高い。そこでビーム制限絞り13の位
置調整機構と補正用偏向器5を兼備えた装置において
は、ビーム制限絞り13の位置調整による軸ずれ粗調整の
後、補正用偏向器5調整による軸ずれ微調整を行う。As a cause of the axial deviation, there is a positional deviation of the beam limiting aperture 13 when changing the beam current. Beam limiting aperture 13
When the hole position is off the optical axis, it enters the objective lens 19
FIB will have a deviation angle. FIG. 5 shows a correction flow of the automatic correction device for controlling the hole position of the beam limiting aperture 13. After setting the field of view, the magnification, and the like, the user inputs correction parameters such as the control value change amount of the objective lens 19 on the screen of the central processing unit 6, and clicks a correction execution button, so that the FIB apparatus starts correction. After the first image is taken with the objective lens 19 in the first state, the control value ΔI OBJ of the objective lens 19 is changed to set the second state, and the second image is taken. The captured first and second images are analyzed for the degree of coincidence and the position shift by a position shift analysis method based on a phase difference analysis of the Fourier transform image.
Determining whether to execute axis deviation correction based on the degree of coincidence,
The control value (I) of the beam limiting aperture control device 13 of the beam limiting aperture 13 necessary to make the displacement amount (D x , D y ) substantially zero
AP_x , IAP_y ) are calculated. This calculation is also made in advance by the control value change amount δ of the beam limiting aperture control device 13 of the beam limiting aperture 13.
Measuring the relationship between the position deviation amount D and I AP, it is performed using the conversion coefficient and the necessary correction term was estimated. Note that the axis deviation correction by the beam limiting aperture control device 13 is performed by a mechanical method using a motor, gears, and the like, so that the movable range is wide but the setting accuracy is insufficient. On the other hand, since the axis deviation correction by adjusting the control value of the correction deflector 5 is performed by an electric method, the movable range is narrow but the setting accuracy is high. Therefore, in an apparatus having both the position adjusting mechanism of the beam limiting aperture 13 and the deflector 5 for correction, after the coarse adjustment of the axis offset by adjusting the position of the beam limiting aperture 13, the fine adjustment of the axis offset by adjusting the deflector 5 for correction is performed. Do.
【0032】非点補正器14の自動補正フローを図6に示
す。視野や倍率等を設定した後、中央処理装置6の画面
にて非点補正器の制御値変化量等の補正パラメータを入
力し、補正実行ボタンをクリックすると補正が開始す
る。視野と倍率と偏向量等を設定した後、非点補正器14
の制御値を第1の制御値に設定したときに、対物レンズ
の焦点位置を第1の位置にして第1の画像を撮影する。
次に対物レンズの焦点位置を第2の位置にして第2の画
像を撮影する。画像解析装置12ではフーリエ変換像の位
相差解析に基づく位置ずれ解析法で第1と第2の画像の
位置ずれ量と一致度を計算し、一致度が下限値以上であ
れば位置ずれ解析結果とその際の装置パラメータを記録
する。次に非点補正器14の制御値を第1の制御値に設定
したときに、対物レンズの焦点位置を第3の位置にした
時に、第3の画像を撮影する。対物レンズの焦点位置を
第4の位置にして、第4の画像を撮影する。画像解析装置
12ではフーリエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解
析法で第3と第4の画像の位置ずれ量と一致度を計算し、
一致度に基づいて非点補正を実行するかの判断と、位置
ずれ量(Dx, Dy)をほぼ0にするために必要な第1の非点
補正器14用の制御値(ISTEIGX_x, ISTIGX_y)の計算を行
う。この計算も、予め非点補正器の制御値変化量δI
STEIGXと位置ずれ量Dの関係を計測し、見積られた変換
係数や必要な補正項を用いて実行される。FIG. 6 shows the automatic correction flow of the astigmatism corrector 14. After setting the field of view, the magnification, and the like, a correction parameter such as a control value change amount of the astigmatism corrector is input on the screen of the central processing unit 6, and correction is started by clicking a correction execution button. After setting the field of view, magnification, deflection amount, etc., the astigmatism corrector 14
When the first control value is set to the first control value, the focus position of the objective lens is set to the first position and a first image is taken.
Next, a second image is taken with the focal position of the objective lens set at the second position. The image analyzer 12 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the first and second images by a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image. And the device parameters at that time are recorded. Next, when the control value of the astigmatism corrector 14 is set to the first control value and the focal position of the objective lens is set to the third position, a third image is taken. The fourth image is captured by setting the focal position of the objective lens to the fourth position. Image analysis device
In 12, the position shift amount and the degree of coincidence of the third and fourth images are calculated by the position shift analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image,
It is determined whether or not to perform the astigmatism correction based on the degree of coincidence, and the control value (I STEIGX_x ) for the first astigmatism corrector 14 required to make the displacement (D x , D y ) substantially zero. , I STIGX_y ). In this calculation, the control value change amount ΔI
The relationship between STEIGX and the amount of positional deviation D is measured, and is executed using the estimated conversion coefficient and necessary correction terms.
【0033】次に焦点補正について述べる。焦点補正法
としては視差による位置ずれを利用した解析法、画像の
シャープネスを評価基準とした解析法、画像のフーリエ
変換像と入射電子線強度分布のシミュレーション像の比
較に基づく解析法がある。視差に基づく解析法は透過電
子顕微鏡などで用いられており、補正用偏向器5の偏向
支点と合焦点面がほぼ一致していることを仮定している
場合、試料が合焦点面に位置すると電子線入射角度の変
化前後での画像間の移動は無いが、試料が合焦点面から
外れていれば電子線入射角の変化前後で画像間の移動が
発生する。δαは入射電子線の振り角、Mは倍率、Csは
球面収差係数をすると、位置ずれ量Dと焦点ずれ量Fには
D=M・δα(F+Cs・δα2)の関係があり、視差による位置ず
れ量Dが測定できれば焦点ずれ量Fが求められる。Next, focus correction will be described. As the focus correction method, there are an analysis method using a positional shift due to parallax, an analysis method using an image sharpness as an evaluation criterion, and an analysis method based on a comparison between a Fourier transform image of an image and a simulation image of an incident electron beam intensity distribution. The analysis method based on parallax is used in a transmission electron microscope or the like, and when it is assumed that the fulcrum of the correction deflector 5 and the focal plane are almost coincident, when the sample is located at the focal plane. Although there is no movement between the images before and after the change in the electron beam incident angle, if the sample is out of the focal plane, the movement between the images occurs before and after the change in the electron beam incident angle. where δα is the swing angle of the incident electron beam, M is the magnification, and Cs is the spherical aberration coefficient.
There is a relationship of D = M · δα (F + Cs · δα 2 ), and if the amount of positional deviation D due to parallax can be measured, the amount of defocus F can be obtained.
【0034】しかしFIB装置では補正用偏向器5の偏
向支点と対物レンズ19の合焦点面が一致していない。そ
の場合の焦点解析法を、図7を用いて説明する。第1の焦
点ずれ量F1において、補正用偏向器5の制御値変化前後
の画像を取得し、該画像間の第1の位置ずれ量D1を解析
する。ずれ角がほぼ0の入射FIB31、ずれ角がδαの
入射FIB32、倍率M、球面収差係数Csとすると、位置
ずれ量D1と焦点ずれ量F1にはD1=M・δα(S+F1+Cs・δα2)
となる。Sは偏向支点が合焦点面と一致しないために発
生した画像移動の項である。次に焦点ずれ量F1+δFにお
いて補正用偏向器5の制御値変化前後の画像を取得し、
該画像間の位置ずれ量を計算する。ずれ角がほぼ0の入
射FIB31、ずれ角がδαの入射FIB33とすると、該
位置ずれ量はD1+δD=M・δα(S+F1+δF+Cs・δα2)となる
ので、第1の位置ずれ量D1との差δDから第1の焦点ずれ
量F1との差δFを求めることが出来る。画像解析装置12
では位置ずれ量δDから焦点ずれδFを計算し、焦点をF1
に設定するために必要な対物制御値変化量δIOBJを求
め、それを元に対物レンズ19を補正する。以上、補正用
偏向器5の偏向支点が対物レンズ19の合焦点面と一致し
なくとも、試料に対する焦点位置ずれを一定に保つこと
は可能である。However, in the FIB apparatus, the deflection fulcrum of the correcting deflector 5 does not coincide with the focal plane of the objective lens 19. The focus analysis method in that case will be described with reference to FIG. In a first defocus amount F 1, it acquires the image before and after the control value change in deflector 5, analyzes the first deviation amount D 1 of the between said image. Assuming that the incident FIB 31 has a shift angle of almost 0, the incident FIB 32 has a shift angle of δα, the magnification M, and the spherical aberration coefficient Cs, the positional shift amount D 1 and the focus shift amount F 1 have D 1 = M · δα (S + F 1 + Cs ・ δα 2 )
Becomes S is a term of image movement caused by the fact that the deflection fulcrum does not coincide with the focal plane. Next, the image before and after the control value change of the correction deflector 5 is acquired at the defocus amount F 1 + ΔF,
The amount of displacement between the images is calculated. Assuming that the incident FIB 31 has a shift angle of almost 0 and the incident FIB 33 has a shift angle of δα, the positional shift amount is D 1 + δD = M · δα (S + F 1 + δF + Cs · δα 2 ). from the difference δD between a position deviation amount D 1 of the 1 first defocus amount F 1 the difference δF can be obtained for. Image analysis device 12
Then, the focus shift ΔF is calculated from the positional shift amount ΔD, and the focus is set to F 1
The objective control value change amount ΔI OBJ required to set the objective lens 19 is obtained, and the objective lens 19 is corrected based on the obtained amount. As described above, even if the deflection fulcrum of the correction deflector 5 does not coincide with the focal plane of the objective lens 19, it is possible to keep the focal position deviation with respect to the sample constant.
【0035】シャープネスに基づく解析法は焦点と共に
非点解析にも用いられる方法であるが、多少の試料依存
性がある。また様々な非点・焦点状態を比較する、いわ
ゆる漸近法であるためシャープネス状態の収集に時間を
要すると言う問題点がある。またフーリエ変換像に基づ
く解析法も焦点と共に非点解析にも用いられる方法であ
る。解析に用いる画像の枚数は少ないが、シミュレーシ
ョンとのフィッティングに時間を要するという問題点が
ある。また試料依存性が非常に大きく、一般の撮影視野
では動作しない場合が多い。一方視差に基づく解析法
は、前述の様に合焦点面の指定が必要であると言う問題
点はあるが、全ての視野を同じ焦点状態に設定すること
は可能である。試料依存性が最も少なく、また2枚の画
像で解析できるので高速化可能である。以上を考慮する
と、光学系調整用試料を用いた合焦点面の特定および非
点補正にはシャープネスもしくはフーリエ変換像に基づ
く解析法を用い、各撮影視野における焦点微調整には視
差を利用した解析法を用いるのが最も効率的である。Although the analysis method based on sharpness is a method used for astigmatism analysis as well as focus, there is some sample dependence. Further, there is a problem that it takes time to collect a sharpness state because it is a so-called asymptotic method of comparing various astigmatism and focus states. An analysis method based on a Fourier transform image is a method used for astigmatism analysis as well as focus. Although the number of images used for analysis is small, there is a problem that it takes time to perform fitting with simulation. In addition, there is a great dependence on the sample, and in many cases, it does not operate in a general field of view. On the other hand, the analysis method based on parallax has a problem that it is necessary to specify a focal plane as described above, but it is possible to set all the visual fields to the same focus state. It has the lowest sample dependence and can be analyzed with two images, so that the speed can be increased. In consideration of the above, an analysis method based on sharpness or Fourier transform image is used to identify the focal plane using the optical system adjustment sample and astigmatism correction, and analysis using parallax is used for fine focus adjustment in each field of view. It is most efficient to use the method.
【0036】視差を利用した対物レンズの焦点自動補正
装置の基本構成を図8に示す。まず図9に示すフローに従
い、合焦点面での位置ずれ量D1を解析・記録する。光学
調整用の視野と倍率等を設定し、対物レンズ19の制御値
をシャープネスやフーリエ変換に基づく補正法で補正し
た値、もしくは操作者が指定した値に設定する。中央処
理装置6の画面にて補正用偏向器5の制御値変化量等の補
正パラメータを入力し、記録ボタンをクリックすると解
析が開始する。補正用偏向器5の制御値が第1の制御値で
ある第1の画像を撮影する。補正用偏向器5の制御値を
第2の設定にして、ずれ角がδαのFIB32を試料に照
射して、第2の画像を撮影する。画像解析装置12ではフ
ーリエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析法で第
1と第2の画像の位置ずれ量と一致度を計算し、一致度
が下限値以上であれば位置ずれ解析結果とその際の装置
パラメータを記録する。FIG. 8 shows a basic configuration of an automatic focus correcting apparatus for an objective lens using parallax. According first flow shown in FIG. 9, analyzing and recording the positional deviation amount D 1 of the in-focus plane. The field of view and magnification for optical adjustment are set, and the control value of the objective lens 19 is set to a value corrected by a correction method based on sharpness or Fourier transform, or a value specified by the operator. Inputting the correction parameters such as the control value change amount of the correction deflector 5 on the screen of the central processing unit 6 and clicking the record button starts the analysis. A first image in which the control value of the correction deflector 5 is the first control value is captured. The control value of the correction deflector 5 is set to the second setting, and the sample is irradiated with the FIB 32 having the deviation angle of δα to capture a second image. The image analyzer 12 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the first and second images by a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image. And the device parameters at that time are recorded.
【0037】焦点自動補正は図10のフローに従って実行
する。視野と倍率等を設定し、中央処理装置6の画面に
て補正用偏向器5の制御値変化量等の補正パラメータを
入力し、実行ボタンをクリックすると焦点補正が開始す
る。位置ずれ量D1とそれを記録した時の装置パラメータ
が読み出される。位置ずれ量D1が記録されていない場合
はエラーメッセージが表示される。次に補正用偏向器5
の制御値を第3の設定にして、第3の画像を撮影する。補
正用偏向器5の制御値を第4の設定して、ずれ角がδαの
FIB33を試料に照射して、第4の画像を撮影する。画
像解析装置12ではフーリエ変換像の位相差解析に基づく
位置ずれ解析法で第3と第4の画像の位置ずれ量と一致度
を計算し、一致度に基づいて軸ずれ補正を実行するかの
判断と、位置ずれ量(Dx, Dy)をほぼD1にするために必要
な対物レンズ19の制御値の計算を行う。The automatic focus correction is executed according to the flow shown in FIG. The field of view, the magnification, etc. are set, the correction parameters such as the control value change amount of the correction deflector 5 are input on the screen of the central processing unit 6, and the focus correction starts when the execution button is clicked. Device parameters when it was recorded as positional deviation amount D 1 are read out. If the position deviation amount D 1 is not recorded error message. Next, the correction deflector 5
Is set to the third setting, and a third image is shot. The control value of the correction deflector 5 is set to a fourth value, and the sample is irradiated with the FIB 33 having a deviation angle of δα, thereby capturing a fourth image. The image analyzer 12 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the third and fourth images by a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and determines whether to execute the axial misalignment correction based on the degree of coincidence. Judgment and calculation of the control value of the objective lens 19 necessary to make the displacement (D x , D y ) approximately D 1 are performed.
【0038】この計算も、予め対物レンズ19の制御値変
化量δIOBJと位置ずれ量Dの関係を計測し、見積られた
変換係数や必要な補正項を用いて実行される。倍率Mm2
において補正用偏向器5の制御値をδIAL_m2変化させた
時、対物レンズ19制御値IOBJ_0における位置ずれ量D0=
(Dx_0,Dy_0)を解析し、対物レンズ19制御値IOBJ_0+δI
OBJにおける位置ずれ量との差δDm2=(δDm2_x, δ
Dm2_y)を求める。倍率Mにおいて、対物レンズ19の制御
値をδIOBJ変化させた時の位置ずれ量D1との差がδD=
(δDx, δDy)の場合、対物レンズ19制御値IOBJを用いて
位置ずれ量δDをδDに補正し、視差による位置ずれδD
を相殺するために必要な対物レンズ19の制御値変化量を
求める。対物レンズ19制御値変化量は±(Mm2・δIAL_m2
/M・δIAL)・δIOBJ・|δD‘| /|δDm2|と記述される。This calculation is also performed by measuring the relationship between the control value change amount ΔI OBJ of the objective lens 19 and the positional deviation amount D in advance, and using the estimated conversion coefficients and necessary correction terms. Magnification M m2
When the control value of the deflector 5 was .delta.I AL_m2 change in the amount of position shift in the objective lens 19 control value I OBJ_0 D 0 =
(D x_0 , D y_0 ) is analyzed and the objective lens 19 control value I OBJ_0 + δI
Difference from displacement amount in OBJ ΔD m2 = ( δD m2_x , δ
D m2_y ). In the magnification M, the difference between the positional deviation amount D 1 of the case where the control value of the objective lens 19 is .delta.I OBJ change [delta] D =
In the case of (δD x , δD y ), the positional deviation amount ΔD is corrected to ΔD using the control value I OBJ of the objective lens 19, and the positional deviation ΔD due to parallax is corrected.
Then, the control value change amount of the objective lens 19 necessary for canceling out is obtained. The change in the control value of the objective lens 19 is ± (M m2・ δI AL_m2
/ M · ΔI AL ) · ΔI OBJ · | ΔD ′ | / | ΔD m2 |.
【0039】<実施例2>図11は、本発明の実施形態の
一例である微細試料作製を目的としたFIB装置の基本
構成図である。Example 2 FIG. 11 is a basic configuration diagram of an FIB apparatus for producing a fine sample, which is an example of an embodiment of the present invention.
【0040】本発明のFIB装置は、半導体ウエハや半
導体チップ等の基板を載置する可動の試料台2と、基板
の分析しようとする位置を特定するため試料台の位置を
制御する試料位置制御装置9と、プローブ151を基板
の分析位置近傍に移動させ、プローブ151を試料台2
と独立に駆動するプローブ制御装置152と、集束イオ
ンビームカラム1内の2次粒子検出器8と走査用偏向器
4に接続した画像解析装置12とを持つ。プローブ15
1とプローブ制御装置152はマニピュレータを構成す
る。集束イオンビームカラム1で走査用偏向器4が、F
IBを走査して、画像解析装置12は、走査用偏向器4
と同期して2次粒子検出器8から送り出される画像信号
を受信する。集束イオンビームカラム1、試料位置制御
装置9、プローブ制御装置152、画像解析装置12な
どは、中央処理装置6により制御される。The FIB apparatus according to the present invention comprises a movable sample stage 2 on which a substrate such as a semiconductor wafer or a semiconductor chip is placed, and a sample position control system for controlling the position of the sample stage to specify the position of the substrate to be analyzed. The apparatus 9 and the probe 151 are moved to the vicinity of the analysis position of the substrate, and the probe 151 is moved to the sample stage 2.
And an image analyzer 12 connected to the secondary particle detector 8 and the scanning deflector 4 in the focused ion beam column 1. Probe 15
1 and the probe control device 152 constitute a manipulator. In the focused ion beam column 1, the scanning deflector 4 is
By scanning the IB, the image analysis device 12
The image signal sent from the secondary particle detector 8 is received in synchronization with the image signal. The focused ion beam column 1, the sample position controller 9, the probe controller 152, the image analyzer 12, and the like are controlled by the central processing unit 6.
【0041】まず、最初のSIM像を得るまでの工程を
説明する。試料に適切な電流量のFIBを照射できる用
にFIB装置の初期設定をする。光軸と平行な方向をZ
方向、光軸と直交する面をXY平面とする。試料24を挿入
し、試料台2のZ位置の粗調整を行う。または低倍で試
料24の画像を確認し、焦点位置の粗調整を行っても良
い。この粗調整は対物レンズ19の制御値調整で行っても
良い。試料台2のXY移動を用いて光学系調整用の視野を
選択する。次にFIBの対物レンズ19の光軸からのずれ
角を補正する。対物レンズ19の焦点位置を変化させた時
の像移動を目視にて認識し、像移動が最小になる様に補
正用偏向器5の制御値を調整する。次に非点補正器14の
光軸調整を行う。非点補正器14の制御値を変化させたと
きの像移動を検出し、像移動が最小になる様に非点補正
器の制御値を調整する。軸ずれ補正後、光学系調整用視
野にて焦点・非点を補正する。次に試料台2を用いて撮影
用視野に移動し、対物レンズ19の焦点位置を微調整した
後、画像の取込みを行う。First, steps required until a first SIM image is obtained will be described. The FIB apparatus is initialized so that the sample can be irradiated with an appropriate amount of current FIB. Z parallel to optical axis
A plane orthogonal to the direction and the optical axis is defined as an XY plane. The sample 24 is inserted, and coarse adjustment of the Z position of the sample table 2 is performed. Alternatively, the image of the sample 24 may be confirmed at a low magnification, and the focus position may be roughly adjusted. This rough adjustment may be performed by adjusting the control value of the objective lens 19. The visual field for optical system adjustment is selected using the XY movement of the sample stage 2. Next, the deviation angle of the FIB from the optical axis of the objective lens 19 is corrected. The image movement when the focal position of the objective lens 19 is changed is visually recognized, and the control value of the correction deflector 5 is adjusted so that the image movement is minimized. Next, the optical axis of the astigmatism corrector 14 is adjusted. The image movement when the control value of the astigmatism corrector 14 is changed is detected, and the control value of the astigmatism corrector is adjusted so that the image movement is minimized. After the axial deviation correction, the focal point and the astigmatism are corrected in the optical system adjustment visual field. Next, after moving to the field of view for photographing using the sample stage 2 and finely adjusting the focal position of the objective lens 19, an image is captured.
【0042】以下に述べる本発明は、対物レンズ焦点位
置の微調整の自動化とプローブと試料台間の距離測定に
関する。The present invention described below relates to automation of fine adjustment of the focal position of an objective lens and measurement of the distance between a probe and a sample stage.
【0043】試料24に対する焦点自動補正は図10のフロ
ーに従って実行する。視野と倍率等を設定し、中央処理
装置6の画面にて補正用偏向器5の制御値変化量等の補正
パラメータを入力し、実行ボタンをクリックすると焦点
補正が開始する。位置ずれ量D1とそれを記録した時の装
置パラメータが読み出される。位置ずれ量D1が記録され
ていない場合はエラーメッセージが表示される。次に補
正用偏向器5の制御値が第3の制御値である第3の画像を
撮影する。補正用偏向器5の制御値を第4の制御値に設定
して第4の画像を撮影する。画像解析装置12ではフーリ
エ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析法で第3と
第4の画像の位置ずれ量と一致度を計算し、一致度に基
づいて軸ずれ補正を実行するかの判断と、位置ずれ量(D
x, Dy)をほぼD1にするために必要な対物レンズ19の制御
値の計算を行う。The automatic focus correction for the sample 24 is executed according to the flow shown in FIG. The field of view, the magnification, etc. are set, the correction parameters such as the control value change amount of the correction deflector 5 are input on the screen of the central processing unit 6, and the focus correction starts when the execution button is clicked. Device parameters when it was recorded as positional deviation amount D 1 are read out. If the position deviation amount D 1 is not recorded error message. Next, a third image in which the control value of the correcting deflector 5 is the third control value is captured. The control value of the correction deflector 5 is set to the fourth control value, and a fourth image is taken. The image analyzer 12 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the third and fourth images by a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and determines whether to execute the axial misalignment correction based on the degree of coincidence. Judgment and displacement amount (D
x, the calculation of the control value of the objective lens 19 required to substantially D 1 to D y) performed.
【0044】この計算も、予め対物レンズ19の制御値変
化量δIOBJと位置ずれ量Dの関係を計測し、見積られた
変換係数や必要な補正項を用いて実行される。倍率Mm2
において補正用偏向器5の制御値をδIAL_m2変化させた
時、対物レンズ19制御値IOBJ_0における位置ずれ量D0=
(Dx_0,Dy_0)を解析し、対物レンズ19制御値IOBJ_0+δI
OBJにおける位置ずれ量との差δDm2=(δDm2_x, δ
Dm2_y)を求める。倍率Mにおいて、対物レンズ19の制御
値をδIOBJ変化させた時の位置ずれ量D1との差がδD=
(δDx, δDy)の場合、対物レンズ19制御値IOBJを用いて
位置ずれ量δDをδDに補正し、視差による位置ずれδD
を相殺するために必要な対物レンズ19の制御値変化量を
求める。対物レンズ19制御値変化量はδIOBJ-S=±(Mm2・
δIAL_m2 /M・δIAL)・δIOBJ・|δD‘| /|δDm2|と記述さ
れる。This calculation is also executed by measuring the relationship between the control value change amount ΔI OBJ of the objective lens 19 and the positional deviation amount D in advance, and using the estimated conversion coefficients and necessary correction terms. Magnification M m2
When the control value of the deflector 5 was .delta.I AL_m2 change in the amount of position shift in the objective lens 19 control value I OBJ_0 D 0 =
(D x_0 , D y_0 ) is analyzed and the objective lens 19 control value I OBJ_0 + δI
Difference from displacement amount in OBJ ΔD m2 = ( δD m2_x , δ
D m2_y ). In the magnification M, the difference between the positional deviation amount D 1 of the case where the control value of the objective lens 19 is .delta.I OBJ change [delta] D =
In the case of (δD x , δD y ), the positional deviation amount ΔD is corrected to ΔD using the control value I OBJ of the objective lens 19, and the positional deviation ΔD due to parallax is corrected.
Then, the control value change amount of the objective lens 19 necessary for canceling out is obtained. Objective lens 19 control value change is ΔI OBJ-S = ± (M m2
ΔI AL — m2 / M · ΔI AL ) · ΔI OBJ || ΔD ′ | / | ΔD m2 |.
【0045】次に、図10のフローに従ってプローブ151
の先端に対する焦点自動補正を実行し、視差による位置
ずれδDを相殺するために必要な対物レンズ19の制御値
変化量がδIOBJ-Pであると求める。このとき、プローブ
と試料の間隔は、h=δF・|δIOBJ-P -δIOBJ-S |であ
る。予めて、対物レンズ19の制御値変化量δIOBJに対す
る焦点距離変化量δFの関係を計測して、この計算は見
積られた変換係数や必要な補正項を用いて実行される。
上記により求められたプローブと試料の間隔hは、図12
で示される中央処理装置6に表示する。表示画面155には
SIM像表示部157とプローブ高さ表示部153を子画面とし
て表示することができる。さらに、表示画面155にはス
ケールを表示するサイズ表示バー156と、上記により求
められたプローブと試料の間隔hを数値で表示するプロ
ーブ試料間距離の表示部154がある。この表示画面155に
より、操作者は直感的に認識可能となり、FIB装置の
操作効率が改善する。Next, according to the flow of FIG.
Is performed, and the control value change amount of the objective lens 19 required to cancel the positional shift ΔD due to parallax is determined to be ΔI OBJ-P . At this time, the distance between the probe and the sample is h = ΔF · | ΔIOBJ -P- ΔIOBJ -S |. The relationship between the control value change amount ΔI OBJ of the objective lens 19 and the focal length change amount ΔF is measured in advance, and this calculation is performed using the estimated conversion coefficient and necessary correction terms.
The distance h between the probe and the sample determined as described above is shown in FIG.
Are displayed on the central processing unit 6 indicated by. Display screen 155
The SIM image display section 157 and the probe height display section 153 can be displayed as child screens. Further, the display screen 155 includes a size display bar 156 for displaying a scale, and a probe-sample distance display section 154 for displaying the distance h between the probe and the sample obtained as described above in a numerical value. With this display screen 155, the operator can intuitively recognize, and the operation efficiency of the FIB device is improved.
【0046】<実施例3>図13に、集束イオンビームカ
ラムと走査型電子顕微鏡カラムを組み合わせた装置の全
体構成図を示す。本装置は、イオン銃351、イオン銃
351から放出するイオンビームを集束するコンデンサ
レンズ352、走査用偏向器353、補正用偏向器37
3、対物レンズ371等からなる集束イオンビームカラ
ム381と、電子銃357、前記電子銃357から放出
する電子線358を集束するレンズ359、走査用偏向
器360、補正用偏向器374、対物レンズ372等で
構成される走査型電子顕微鏡カラム382、および真空
試料室から主に構成される。また、本装置はFIB35
4を試料361に照射して、試料からの2次電子又は二
次イオンを検出するための二次粒子検出器356、およ
び試料361を載せる可動の試料台362と、試料台の
位置を制御する試料位置制御装置363とを備える。さ
らに、本装置では、プローブ364を試料片摘出位置に
移動させ、試料台362と独立に駆動するプローブ制御
装置365、堆積ガス供給装置367、二次粒子検出器
356からの観察像を解析する画像解析装置366およ
び、観察像を表示する中央制御表示装置355等を備え
る。<Embodiment 3> FIG. 13 shows an overall configuration diagram of an apparatus combining a focused ion beam column and a scanning electron microscope column. This apparatus includes an ion gun 351, a condenser lens 352 for focusing an ion beam emitted from the ion gun 351, a scanning deflector 353, and a correcting deflector 37.
3. A focused ion beam column 381 including an objective lens 371, an electron gun 357, a lens 359 for focusing an electron beam 358 emitted from the electron gun 357, a scanning deflector 360, a correcting deflector 374, and an objective lens 372. And the like, and a scanning electron microscope column 382, which is composed of the above, and a vacuum sample chamber. Also, this device is a FIB35
4 is irradiated on the sample 361 to control a secondary particle detector 356 for detecting secondary electrons or secondary ions from the sample, a movable sample stage 362 on which the sample 361 is mounted, and a position of the sample stage. A sample position control device 363. Further, in this apparatus, the probe 364 is moved to the sample piece extracting position, and an image for analyzing observation images from the probe control device 365, the deposition gas supply device 367, and the secondary particle detector 356, which is driven independently of the sample stage 362. An analysis device 366 and a central control display device 355 for displaying an observation image are provided.
【0047】次に、本装置の動作について説明する。ま
ず、イオン銃351から放出したイオンをコンデンサレ
ンズ352、走査用偏向器353、補正用偏向器37
3、および対物レンズ371を通して試料361に照射
する。FIB354は試料上で直径数ナノメートルから1
マイクロメートル程度に細束化される。FIB354を試
料361に照射するとスパッタリング現象により試料表
面の構成原子が真空中に放出される。したがって走査用
偏向器353を用いてFIB354を走査させることで、
マイクロメートルからサブマイクロメートルレベルの加
工ができることになる。また、FIB354照射によって
形成するデポ膜は、プローブ364の先端にある接触部
と試料を接続したり、FIB加工で作製した微小試料を試
料ホルダに固定するために使用する。また、FIB354
を走査して、試料から放出される二次電子や二次イオン
を二次粒子検出器356で検出して、その強度を画像の
輝度に変換することによって試料361やプローブ36
4などを観察することができる。Next, the operation of the present apparatus will be described. First, the ions emitted from the ion gun 351 are supplied to the condenser lens 352, the scanning deflector 353, and the correction deflector 37.
3 and irradiate the sample 361 through the objective lens 371. FIB 354 has a diameter of several nanometers to 1
It is narrowed to about a micrometer. When the sample 361 is irradiated with the FIB 354, constituent atoms on the sample surface are released into a vacuum by a sputtering phenomenon. Therefore, by scanning the FIB 354 using the scanning deflector 353,
Processing from the micrometer to the submicrometer level can be performed. The deposition film formed by the irradiation of the FIB 354 is used to connect the sample to the contact portion at the tip of the probe 364 and to fix a micro sample manufactured by FIB processing to a sample holder. Also, FIB354
Is scanned, secondary electrons and secondary ions emitted from the sample are detected by the secondary particle detector 356, and the intensity thereof is converted into the brightness of the image, whereby the sample 361 and the probe 36 are detected.
4 etc. can be observed.
【0048】本装置では、イオンビーム照射軸が中心軸
からずれると、イオンビーム径の拡大および形状の劣化
を引き起こし、所望の加工形状を作製できなくなる場合
がある。したがって、高い加工性能を維持するために、
加工前にイオンビーム照射の軸ずれを最小化しておく必
要がある。そこで、本発明を本装置でのイオンビーム照
射の軸ずれ補正に適用する例について述べる。まず、対
物レンズ371を第1の状態に設定しておき、FIB354
を試料361に照射し、第1の画像を撮影する。対物レ
ンズ371の制御値変化によって対物レンズ371を第
2の状態に変化させて第2の画像を撮影する。画像解析
装置366ではフーリエ変換像の位相差解析に基づく位
置ずれ解析法を用いて第1と第2の画像間の位置ずれ量
と一致度を計算し、該一致度に基づいて軸ずれ補正を実
行するかの判断と、該位置ずれ量をほぼ0にするために
必要な補正用偏向器373の制御値の計算を行う。さら
に本装置では、既に述べた走査電子顕微鏡と同様に、対
物レンズ371の制御値変化による焦点位置変化量や、
補正用偏向器373の制御値変化によるずれ角変化量の
物理的な絶対量を測定することは難しい。また軸ずれを
ほぼ0にするという目的において、焦点位置変化量やず
れ角の絶対量を知る必要は無いので、位置ずれ量を直接
に補正用偏向器373の制御値変化量に変換し、該計算
結果を基に補正用偏向器373の制御値を設定し、軸ず
れを補正する。In the present apparatus, if the ion beam irradiation axis deviates from the central axis, the ion beam diameter is enlarged and the shape is deteriorated, and a desired processed shape may not be produced. Therefore, in order to maintain high processing performance,
It is necessary to minimize the axial deviation of ion beam irradiation before processing. Therefore, an example in which the present invention is applied to the axial deviation correction of ion beam irradiation in the present apparatus will be described. First, the objective lens 371 is set to the first state, and the FIB 354 is set.
Is irradiated on the sample 361 to capture a first image. When the control value of the objective lens 371 changes, the objective lens 371 is moved to the second position.
The state is changed to the state of 2, and a second image is taken. The image analyzer 366 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the first and second images using a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and corrects the axis misalignment based on the degree of coincidence. It is determined whether or not to execute the calculation, and the control value of the correction deflector 373 required to make the displacement amount substantially zero is calculated. Further, in the present apparatus, similarly to the scanning electron microscope described above, the amount of change in the focal position due to the change in the control value of the objective lens 371,
It is difficult to measure the physical absolute amount of the shift angle change due to the control value change of the correction deflector 373. In addition, since it is not necessary to know the focus position change amount and the absolute amount of the shift angle for the purpose of making the axis shift substantially zero, the shift amount is directly converted into the control value change amount of the correction deflector 373, and The control value of the correction deflector 373 is set based on the calculation result, and the axis deviation is corrected.
【0049】なお、ここで、位置ずれ量を軸ずれ補正用
偏向器373の制御値変化量に変換するために、予め軸
ずれ補正用器373の制御値変化量と位置ずれ量の関係
を計測しておく必要があるが、これについても、既に述
べたFIB装置と同様に行うことができるので、詳細に
ついては省略する。Here, in order to convert the amount of positional deviation into the amount of control value change of the axis deviation correcting deflector 373, the relationship between the amount of control value change of the axis deviation correcting unit 373 and the amount of positional deviation is measured in advance. However, since this can be performed in the same manner as the FIB apparatus described above, the details are omitted.
【0050】さらに本装置では、イオンビームと電子線
の試料照射位置を一致させる。しかし、試料の高さが変
わった場合は、試料照射位置は一致しない。そこで、本
装置での焦点自動補正は、焦点と偏向の補正を同時に行
う。まず、自動補正の前に合焦点面での位置ずれ量を解
析・記録すために以下の操作を行う。光学調整用の視野
と倍率等を設定し、対物レンズ371の制御値をシャー
プネスやフーリエ変換に基づく補正法で補正した値、も
しくは操作者が指定した値に設定する。中央制御表示装
置355の画面にて補正用偏向器373の制御値変化量
等の補正パラメータを入力し、記録ボタンをクリックす
ると解析が開始する。補正用偏向器373の制御値が第
1の制御値である第1の画像を撮影する。補正用偏向器
373の制御値を第2の設定にして、第2の画像を撮影
する。画像解析装置366ではフーリエ変換像の位相差
解析に基づく位置ずれ解析法で第1と第2の画像の位置
ずれ量D1と一致度を計算し、一致度が下限値以上であれ
ば位置ずれ解析結果とその際の装置パラメータを記録す
る。次に、試料を観察位置に固定して視野と倍率等を設
定し、中央制御表示装置355の画面にて補正用偏向器
373の制御値変化量等の補正パラメータを入力し、実
行ボタンをクリックすると焦点補正が開始する。位置ず
れ量D1とそれを記録した時の装置パラメータが読み出さ
れる。位置ずれ量D1が記録されていない場合はエラーメ
ッセージが表示される。次に補正用偏向器373の制御
値を第3の設定にして、第3の画像を撮影する。補正用
偏向器373の制御値を第4の設定して、第4の画像を
撮影する。画像解析装置366ではフーリエ変換像の位
相差解析に基づく位置ずれ解析法で第3と第4の画像の
位置ずれ量と一致度を計算し、一致度に基づいて軸ずれ
補正を実行するかの判断と、位置ずれ量(Dx, Dy)をほぼ
D1にするために必要な対物レンズ371の制御値の計算
を行う。Further, in the present apparatus, the sample irradiation positions of the ion beam and the electron beam are matched. However, when the height of the sample changes, the sample irradiation positions do not match. Therefore, in the automatic focus correction in the present apparatus, the correction of the focus and the deflection are performed simultaneously. First, the following operation is performed to analyze and record the amount of displacement on the focal plane before automatic correction. The field of view and magnification for optical adjustment are set, and the control value of the objective lens 371 is set to a value corrected by a correction method based on sharpness or Fourier transform or a value specified by the operator. When a correction parameter such as a control value change amount of the correction deflector 373 is input on the screen of the central control display device 355 and the recording button is clicked, the analysis starts. When the control value of the correction deflector 373 is
A first image having a control value of 1 is photographed. The control value of the correction deflector 373 is set to the second setting, and a second image is captured. A first positional deviation amount D 1 and coincidence degree of the second image with an image analyzer displacement analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transformed image in 366 computes the positional deviation if the degree of coincidence is equal to or greater than the lower limit value Record the analysis results and the device parameters at that time. Next, fix the sample at the observation position, set the field of view, magnification, etc., enter correction parameters such as the control value change amount of the correction deflector 373 on the screen of the central control display device 355, and click the execute button. Then, focus correction starts. Device parameters when it was recorded as positional deviation amount D 1 are read out. If the position deviation amount D 1 is not recorded error message. Next, the control value of the correction deflector 373 is set to the third setting, and a third image is captured. The control value of the correction deflector 373 is set to a fourth value, and a fourth image is taken. The image analysis device 366 calculates the amount of misalignment and the degree of coincidence between the third and fourth images by a misalignment analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and determines whether to execute the axial misalignment correction based on the degree of coincidence. Judgment and displacement amount (D x , D y )
The calculation of the control value of the objective lens 371 needed to D 1.
【0051】この計算も、予め対物レンズ371の制御
値変化量δIOBJと位置ずれ量Dの関係を計測し、見積ら
れた変換係数や必要な補正項を用いて実行される。倍率
Mm2において補正用偏向器373の制御値をδIAL_m2変
化させた時、対物レンズ371制御値IOBJ_0における位
置ずれ量D0=(Dx_0,Dy_0)を解析し、対物レンズ371の
制御値IOBJ_0+δIOBJにおける位置ずれ量との差δDm2=
(δDm2_x, δDm2_y)を求める。倍率Mにおいて、対物レ
ンズ371の制御値をδIOBJ変化させた時の位置ずれ量
D1との差がδD=(δDx, δDy)の場合、対物レンズ371
の制御値IOBJを用いて位置ずれ量δDをδDに補正し、視
差による位置ずれδDを相殺するために必要な対物レン
ズ371の制御値変化量を求める。対物レンズ371の
制御値変化量は±(Mm2・δIAL_m2 /M・δIAL)・δIOBJ・|δ
D‘| /|δDm2|と記述される。さらに、電子線と集束イ
オンビームの照射角度の差βと、対物レンズ371の制
御値変化量に比例する補正用偏向器373の制御値の計
算を行う。This calculation is also executed by measuring the relationship between the control value change amount δI OBJ of the objective lens 371 and the positional deviation amount D in advance, and using the estimated conversion coefficients and necessary correction terms. magnification
When .delta.I AL_m2 changes the control value of the deflector 373 in M m @ 2, positional deviation amount D 0 = (D x_0, D y_0) in the objective lens 371 control value I OBJ_0 analyzes, control values of the objective lens 371 I OBJ_0 + ΔI Difference from the displacement amount in OBJ ΔD m2 =
( δD m2_x , δD m2_y ) is obtained. At the magnification M, the displacement amount when the control value of the objective lens 371 is changed by δI OBJ
When the difference from D 1 is δD = (δD x , δD y ), the objective lens 371
Is corrected to ΔD using the control value I OBJ of (1), and the control value change amount of the objective lens 371 required to cancel the positional shift ΔD due to parallax is obtained. The amount of change in the control value of the objective lens 371 is ± (M m2 · ΔI AL_m2 / M · δI AL ) · δI OBJ · | δ
D '| / | δD m2 |. Further, a control value of the correction deflector 373 which is proportional to the difference β between the irradiation angle of the electron beam and the focused ion beam and the control value change amount of the objective lens 371 is calculated.
【0052】次に、本装置でFIBおよびプローブを用い
て試料の一部を微小試料として摘出して、微小試料の断
面を電子顕微鏡機能で観察する場合について述べる。ま
ず、図14に示すように、FIB354を試料361に照
射して、試料台の回転を組み合わせて、観察分析位置を
囲むように溝を形成する。この加工領域は、長さ約5μ
m、幅約1μm、深さ約3μmであり、片方側面で試料
361と接続している。その後、試料台362を回転さ
せ、FIB354で三角柱の斜面を形成するように加工す
る。ただし、この状態では、微小試料391と試料36
1とは支持部s2で接続されている。次に、プローブ3
64を微小試料391の端部に接触させた後に、FIB3
54の照射により堆積性ガスを接触点393に堆積させ
てプローブ364を微小試料391に接合し一体化す
る。次に、支持部s2をFIB354で切断して微小試料
391を切り取る。微小試料391はプローブ364に
支持された状態になり、観察・分析を目的とする表面及
び内部断面が微小試料391の観察分析面として取り出
す準備が完了する。次に、図15に示すように、プロー
ブ制御装置365を操作して微小試料391を試料36
1表面から浮上する高さまで持ち上げる。そして、プロ
ーブ364に支持された状態で微小試料391の追加工
をするために、FIB354の照射角をプローブの回転操
作で適切に設定する追加工により所望の観察断面p3を
作製する。次に、微小試料391を回転させて、観察断
面p3に走査電子顕微鏡カラム382の電子線358が
概略垂直に入射するようにプローブ制御装置365の試
料保持体392を動かして微小試料391の姿勢を制御
した後静止させる。これにより、二次粒子検出器356
での2次電子の検出効率はウェーハ最表面を観察する場
合と同程度になり、微小試料391の観察断面p3の観
察条件は非常に良好に、しかも観察分析面p2、観察断
面p3に対して望ましい角度に調整して綿密な観察・分
析ができる。Next, a case will be described in which a part of a sample is extracted as a minute sample by using the FIB and the probe in the present apparatus, and a cross section of the minute sample is observed by an electron microscope function. First, as shown in FIG. 14, the sample 361 is irradiated with the FIB 354, and the groove is formed so as to surround the observation analysis position by combining the rotation of the sample table. This processing area has a length of about 5μ
m, the width is about 1 μm, and the depth is about 3 μm, and one side surface is connected to the sample 361. After that, the sample table 362 is rotated, and the FIB 354 is processed to form a slope of a triangular prism. However, in this state, the minute sample 391 and the sample 36
1 is connected by a support portion s2. Next, probe 3
64 is brought into contact with the end of the micro sample 391, and then the FIB3
The deposition gas is deposited on the contact point 393 by the irradiation of 54, and the probe 364 is bonded to and integrated with the micro sample 391. Next, the support s2 is cut by the FIB 354 to cut out the minute sample 391. The micro sample 391 is supported by the probe 364, and the preparation for taking out the surface and the internal cross section for observation / analysis as the observation / analysis surface of the micro sample 391 is completed. Next, as shown in FIG. 15, the probe controller 365 is operated to
1. Lift up to a height above the surface. Then, in order to further process the micro sample 391 while being supported by the probe 364, a desired observation section p3 is produced by additional processing in which the irradiation angle of the FIB 354 is appropriately set by rotating the probe. Next, the micro sample 391 is rotated, and the sample holder 392 of the probe control device 365 is moved so that the electron beam 358 of the scanning electron microscope column 382 is substantially perpendicularly incident on the observation section p3, and the posture of the micro sample 391 is changed. Stop after controlling. Thereby, the secondary particle detector 356
, The detection efficiency of the secondary electrons is almost the same as when observing the outermost surface of the wafer, the observation conditions of the observation section p3 of the micro sample 391 are very good, and the observation analysis plane p2 and the observation section p3 Adjustment to a desired angle enables detailed observation and analysis.
【0053】この形状観察の際に、試料ドリフトやステ
ージ微動誤差等のため視野がずれてくる場合もある。こ
の視野ずれを補正するため、微小試料の観察を用いた位
置ずれ調整を実行する。最初に、微小試料の第1の画像
を取得し、次に、微小試料の第2の画像を取得し、記録
されている第1の画像との位置ずれ量をフーリエ変換像
の位相差解析に基づく方法で解析し、位置ずれ量と一致
度を計算する。一致度が下限値以上であれば試料台もし
くは補正用偏向器にて視野ずれを補正する。一致度が下
限値以下となった場合は視野外れの可能性があるので、
画像取込み倍率を縮小して第2の画像を取込み、記録さ
れた第1の画像を計算機内で縮小した画像とで位置ずれ
解析を行う。再度の解析でも位置ずれ解析不能であった
場合はエラーメッセージを表示し、観察を中断する。以
上により、微小試料のドリフトを補正し、高精度に試料
の観察・加工を行うことができた。At the time of this shape observation, the field of view may be shifted due to a sample drift, a stage fine movement error, or the like. In order to correct this visual field deviation, position deviation adjustment using observation of a minute sample is executed. First, a first image of the micro sample is obtained, then a second image of the micro sample is obtained, and the amount of misregistration with the recorded first image is used for the phase difference analysis of the Fourier transform image. Based on the analysis, the amount of displacement and the degree of coincidence are calculated. If the degree of coincidence is equal to or greater than the lower limit, the field deviation is corrected by the sample stage or the correction deflector. If the degree of coincidence falls below the lower limit, there is a possibility of out of view,
The second image is acquired by reducing the image acquisition magnification, and the positional deviation analysis is performed with the image obtained by reducing the recorded first image in the computer. If the displacement cannot be analyzed even in the second analysis, an error message is displayed and the observation is interrupted. As described above, it was possible to correct the drift of the minute sample and observe and process the sample with high accuracy.
【0054】[0054]
【発明の効果】ずれ角αの解析精度は位置ずれ量Dの解
析精度と比例関係にある。本発明で採用したフーリエ変
換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析法は従来位置ず
れ解析法よりも1桁高いサブピクセルの解析精度を持つ
ために、本発明のずれ角の解析精度は従来装置より1桁
向上する。本軸ずれ補正装置は熟練したオペレータと同
様な精度の補正を数秒で実行できる。The analysis accuracy of the shift angle α is proportional to the analysis accuracy of the position shift amount D. Since the displacement analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image employed in the present invention has a sub-pixel analysis accuracy that is one digit higher than the conventional displacement analysis method, the analysis accuracy of the displacement angle of the present invention is the same as that of the conventional device. One order of magnitude better. The present axis deviation correcting apparatus can perform the correction with the same accuracy as a skilled operator in a few seconds.
【0055】また、本位置ずれ解析法では画像間の一致
度を計算する。視野外れや像ボケのための位置ずれ解析
不能の基準として一致度の下限を設定し、計算された一
致度が前記下限値以下であれば軸ずれ補正は行わない。
また位置ずれ解析不能となった場合は焦点位置変化量や
倍率を縮小し、再度補正を行うフローを設けることによ
り、視野外れや像ボケに対応することができ、さらにF
IB装置の無人稼動も可能となる。Further, in the present displacement analysis method, the degree of coincidence between images is calculated. The lower limit of the degree of coincidence is set as a criterion for disabling the analysis of positional deviation due to out-of-field or blurring of the image.
In addition, when the displacement analysis becomes impossible, the amount of change in the focal position and the magnification are reduced, and a flow for performing the correction again is provided.
Unmanned operation of the IB device is also possible.
【0056】本焦点補正法は、試料依存性が少なく、F
IBによる観察・加工の作業効率を向上する。This focus correction method has a small sample dependency,
The work efficiency of observation and processing by IB is improved.
【図1】本発明の実施形態の一例であるFIB装置の基
本構成図。FIG. 1 is a basic configuration diagram of an FIB device as an example of an embodiment of the present invention.
【図2】FIB装置における補正用偏向器を用いた軸ず
れ自動補正装置の基本構成図。FIG. 2 is a basic configuration diagram of an automatic axis deviation correction device using a correction deflector in the FIB device.
【図3】位置ずれ解析法の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a displacement analysis method.
【図4】補正用偏向器を用いた軸ずれ自動補正の工程を
示す流れ図。FIG. 4 is a flowchart showing a process of automatic axis deviation correction using a correction deflector.
【図5】ビーム制限絞り穴位置の自動補正装置の流れ
図。FIG. 5 is a flowchart of an automatic correction device for a beam limiting aperture position.
【図6】非点補正器での自動補正装置の補正の流れ図。FIG. 6 is a flowchart of the correction of the automatic correction device by the astigmatism corrector.
【図7】光軸からのずれ角変化による像の位置ずれ量と
焦点ずれ量の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of an image position shift amount and a focus shift amount due to a shift angle change from the optical axis.
【図8】視差を利用した対物レンズの焦点自動補正装置
の基本構成図。FIG. 8 is a basic configuration diagram of an automatic focus correcting apparatus for an objective lens using parallax.
【図9】視差を利用した対物レンズの焦点自動補正の流
れ図。FIG. 9 is a flowchart of automatic focus correction of an objective lens using parallax.
【図10】FIB装置における焦点自動補正の工程を示
す流れ図。FIG. 10 is a flowchart showing a process of automatic focus correction in the FIB apparatus.
【図11】集束イオンビームカラムとプローブを組み合
わせた試料作製装置の全体構成図。FIG. 11 is an overall configuration diagram of a sample preparation apparatus in which a focused ion beam column and a probe are combined.
【図12】中央処理装置上のプローブと試料の間隔の表
示例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a display example of a distance between a probe and a sample on the central processing unit.
【図13】集束イオンビームカラムと走査型電子顕微鏡
カラムを組み合わせた試料観察装置の全体構成図。FIG. 13 is an overall configuration diagram of a sample observation device in which a focused ion beam column and a scanning electron microscope column are combined.
【図14】試料観察装置で試料作製を示す図。FIG. 14 is a diagram showing sample preparation by a sample observation device.
【図15】試料観察装置で試料を摘出して断面を観察す
る図。FIG. 15 is a diagram in which a sample is extracted by a sample observation device and a cross section is observed.
1…集束イオンビームカラム、2…試料台、4…走査用
偏向器、5…補正用偏向器、6…中央処理装置、8…2
次粒子検出器、9…試料位置制御装置、11…イオン
銃、12…画像解析装置、13…ビーム制限絞り、13
…ビーム制限絞り制御装置、14…非点補正器、18…
コンデンサレンズ、19…対物レンズ、24…試料、3
1…レンズの光軸、32…第1設定のFIB、33…第2
設定のFIB、151…プローブ、152…プローブ制
御装置、153…プローブ高さ表示部、154…プロー
ブ試料間距離の表示部、155…表示画面、156…サ
イズ表示バー、157…SIM像表示部、351…イオ
ン銃、352…コンデンサレンズ、353…走査用偏向
器、354…FIB、356…二次粒子検出器、357
…電子銃、358…電子線、359…レンズ、360…
走査用偏向器、361…試料、362…試料台、363
…試料位置制御装置、364…プローブ、365…プロ
ーブ制御装置、367…堆積ガス供給装置、355…中
央制御表示装置、366…画像解析装置、371…対物
レンズ、372…対物レンズ、373…補正用偏向器、
374…補正用偏向器、381…集束イオンビームカラ
ム、382…走査電子顕微鏡カラム、391…微小試
料、392…試料保持体、393…接触点、s2…支持
部、p2…観察分析面、p3…観察断面。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Focused ion beam column, 2 ... Sample table, 4 ... Scanning deflector, 5 ... Correction deflector, 6 ... Central processing unit, 8 ... 2
Secondary particle detector, 9: sample position controller, 11: ion gun, 12: image analyzer, 13: beam limiting aperture, 13
... Beam limiting aperture control device, 14 ... Astigmatism corrector, 18 ...
Condenser lens, 19: Objective lens, 24: Sample, 3
1 ... optical axis of lens, 32 ... FIB of first setting, 33 ... second
FIB of setting, 151 ... probe, 152 ... probe control device, 153 ... probe height display section, 154 ... probe-sample distance display section, 155 ... display screen, 156 ... size display bar, 157 ... SIM image display section, 351, ion gun, 352, condenser lens, 353, scanning deflector, 354, FIB, 356, secondary particle detector, 357
... Electron gun, 358 ... Electron beam, 359 ... Lens, 360 ...
Scanning deflector, 361: sample, 362: sample stage, 363
... Sample position control device, 364 ... Probe, 365 ... Probe control device, 367 ... Deposition gas supply device, 355 ... Central control display device, 366 ... Image analysis device, 371 ... Objective lens, 372 ... Objective lens, 373 ... For correction Deflector,
374: correction deflector, 381: focused ion beam column, 382: scanning electron microscope column, 391: minute sample, 392: sample holder, 393: contact point, s2: support, p2: observation analysis surface, p3 ... Observed cross section.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富松 聡 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 常田 るり子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 石谷 享 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 5C030 AA06 AB05 5C033 MM03 5C034 DD03 DD05 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Satoshi Tomimatsu 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Within the Central Research Laboratory (72) Inventor: Takashi Ishitani 882 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in the Measuring Instruments Group, Hitachi, Ltd. 5C030 AA06 AB05 5C033 MM03 5C034 DD03 DD05
Claims (5)
ームを集束する集束イオンビーム用レンズと、試料を掲
載する試料台と、前記集束イオンビーム用レンズの焦点
位置が第1の位置にある時に、集束イオンビームが前記
集束イオンビーム用レンズを通過して試料に照射して前
記試料からの荷電粒子で得られる第1の走査イオン顕微
鏡像と、前記集束イオンビーム用レンズの焦点位置が第
2の位置にある時に得られる第2の走査イオン顕微鏡像
を記録して、第1の走査イオン顕微鏡像と第2の走査イ
オン顕微鏡像との間の位置ずれ量と一致度を解析する画
像解析装置と、前記位置ずれ量から偏向補正信号に変換
する制御部と、集束イオンビームの光路を制御する偏向
制御装置を持つことを特徴とする集束イオンビーム装
置。An ion gun, a focused ion beam lens for focusing an ion beam from the ion gun, a sample stage on which a sample is placed, and a focal position of the focused ion beam lens are at a first position. Sometimes, the focused ion beam passes through the focused ion beam lens and irradiates the sample, and the first scanning ion microscope image obtained by charged particles from the sample and the focal position of the focused ion beam lens are 2. Image analysis for recording a second scanning ion microscope image obtained when it is at position 2 and analyzing the amount of displacement and the degree of coincidence between the first scanning ion microscope image and the second scanning ion microscope image A focused ion beam device comprising: a device; a control unit that converts the displacement amount into a deflection correction signal; and a deflection control device that controls an optical path of the focused ion beam.
ムの入射断面形状を変化させる非点補正器と、イオンビ
ームを集束する集束イオンビーム用レンズと、試料を保
持する試料台と、前記非点補正器が第1の位置にある時
に、集束イオンビーム用レンズの焦点位置が第1の位置
にある時に、集束イオンビームが前記集束イオンビーム
用レンズを通過して試料に照射して前記試料からの荷電
粒子で得られる第1の走査イオン顕微鏡像と、前記集束
イオンビーム用レンズの焦点位置が第2の位置にある時
に得られる第2の走査イオン顕微鏡像との間の第1位置
ずれ量を解析する画像解析装置と、該非点補正器が第2
の設定である時に、前記集束イオンビーム用レンズの焦
点位置が第3と第4の位置にある時に得られる第3と第
4の走査イオン顕微鏡像間の第2位置ずれ量を解析する
画像解析装置と、第1位置ずれ量と第2位置ずれ量の差
から非点補正器の制御パラメータの変化量を計算し、集
束イオンビームの非点収差を補正する制御部を持つこと
を特徴とする集束イオンビーム装置。2. An ion gun, a stigmator for changing the cross-sectional shape of the focused ion beam incident on the sample, a focused ion beam lens for focusing the ion beam, a sample stage for holding the sample, and the astigmatism When the corrector is at the first position, when the focal position of the focused ion beam lens is at the first position, the focused ion beam passes through the focused ion beam lens and irradiates the sample to irradiate the sample. A first positional shift amount between a first scanning ion microscope image obtained by the charged particles of Example 1 and a second scanning ion microscope image obtained when the focal position of the focused ion beam lens is at the second position An image analysis device for analyzing the
Image analysis for analyzing the second displacement between the third and fourth scanning ion microscope images obtained when the focal position of the focused ion beam lens is at the third and fourth positions. An apparatus and a control unit for calculating a change amount of a control parameter of the astigmatism corrector from a difference between the first position shift amount and the second position shift amount and correcting the astigmatism of the focused ion beam. Focused ion beam device.
る偏向制御装置と、イオンビームを集束する集束イオン
ビーム用レンズと、試料を保持する試料台と、前記集束
イオンビーム用レンズの焦点位置が第1の位置にある時
に、前記偏向制御装置が第1の設定である時に、集束イ
オンビームが前記集束イオンビーム用レンズを通過して
試料に照射して前記試料からの荷電粒子で得られる第1
の走査イオン顕微鏡像と、前記偏向制御装置が第2の設
定である時に得られる第2の走査イオン顕微鏡像との間
の第1位置ずれ量を解析する画像解析装置と、前記集束
イオンビーム用レンズの焦点位置が第2の位置にある時
に、前記偏向制御装置が第3と第4の設定である時に得
られる第3と第4の走査イオン顕微鏡像間の第2位置ず
れ量を解析する画像解析装置と、第1位置ずれ量と第2
位置ずれ量の差から前記焦点位置を試料位置にするため
に必要な該集束イオンビーム用レンズの制御値を求め、
前記焦点位置を試料位置に補正する制御部を持つことを
特徴とする集束イオンビーム装置。3. An ion gun, a deflection control device for controlling an optical path of an ion beam, a focused ion beam lens for focusing an ion beam, a sample stage for holding a sample, and a focal position of the focused ion beam lens. Is at the first position, and when the deflection control device is at the first setting, the focused ion beam passes through the focused ion beam lens and irradiates the sample to obtain charged particles from the sample. First
An image analyzer for analyzing a first positional shift amount between a scanning ion microscope image of the second scanning ion microscope image and a second scanning ion microscope image obtained when the deflection control device is at the second setting; When the focal position of the lens is at the second position, the deflection control device analyzes a second positional shift amount between the third and fourth scanning ion microscope images obtained when the third and fourth settings are made. The image analysis device, the first displacement amount and the second
Determine the control value of the focused ion beam lens required to set the focal position to the sample position from the difference in the amount of displacement,
A focused ion beam device comprising a controller for correcting the focal position to a sample position.
ームの光路を制御する偏向制御装置と、イオンビームを
集束する集束イオンビーム用レンズと、試料を保持する
試料台と、プローブと、を備えた集束イオンビーム装置
において、前記集束イオンビーム用レンズの焦点位置が
試料の位置にある時に、前記偏向制御装置が第1の設定
である時に、集束イオンビームが前記集束イオンビーム
用レンズを通過して前記試料に照射して前記試料からの
荷電粒子で得られる第1の走査イオン顕微鏡像中の前記
プローブ位置と、前記偏向制御装置が第2の設定である
時に得られる第2の走査イオン顕微鏡像中の前記プロー
ブ位置との間の位置ずれ量を解析する画像解析装置と、
前記位置ずれ量から前記プローブと前記試料の距離の差
を算出して表示する距離表示部を持つことを特徴とする
集束イオンビーム装置。4. An ion gun, a deflection control device for controlling an optical path of an ion beam from the ion gun, a focused ion beam lens for focusing an ion beam, a sample stage for holding a sample, and a probe. In the focused ion beam apparatus provided, the focused ion beam passes through the focused ion beam lens when the focal position of the focused ion beam lens is at the position of the sample and the deflection control device is in the first setting. And irradiating the sample with the probe position in a first scanning ion microscope image obtained by charged particles from the sample, and a second scanning ion obtained when the deflection control device is at a second setting. An image analyzer for analyzing the amount of displacement between the probe position in the microscope image,
A focused ion beam apparatus comprising a distance display unit for calculating and displaying a difference between a distance between the probe and the sample from the amount of displacement.
ームの光路を制御する偏向制御装置と、イオンビームを
集束する第1のレンズとを有する第1の鏡筒と、電子銃
と、偏向器と、電子線を集束する第2のレンズとを有す
る第2の鏡筒と、前記第1のレンズの焦点位置が第1の位
置にある時に、前記偏向制御装置が第1の設定である時
に得られる第1の走査イオン顕微鏡像と、前記偏向制御
装置が第2の設定である時に得られる第2の走査イオン
顕微鏡像との間の第1位置ずれ量を解析する画像解析装
置と、前記第1のレンズの焦点位置が第2の位置にある
時に、前記偏向制御装置が第3と第4の設定である時に
得られる第3と第4の走査イオン顕微鏡像間の第2位置
ずれ量を解析する画像解析装置と、第1位置ずれ量と第
2位置ずれ量の差から前記焦点位置を試料位置にするた
めに必要な該集束イオンビーム用レンズの制御値を求
め、前記第1のレンズの焦点位置を試料位置に補正する
制御部と、前記第1のレンズの焦点位置と電子線とイオ
ンビームの試料入射角の差から走査電子顕微鏡の電子線
走査領域と集束イオンビームの走査領域の中心を重ねる
偏向量を算出して表示する偏向量表示部と、集束イオン
ビームを前記偏向量に偏向する偏向制御装置を持つこと
を特徴とする集束イオンビーム装置。5. A first lens barrel having an ion gun, a deflection control device for controlling an optical path of an ion beam from the ion gun, a first lens for focusing the ion beam, an electron gun, and an electron gun. And a second lens barrel having a second lens for focusing an electron beam, and the deflection control device is in a first setting when the focal position of the first lens is at a first position. An image analyzer for analyzing a first displacement amount between a first scanning ion microscope image obtained at the time and a second scanning ion microscope image obtained when the deflection control device is at the second setting; A second displacement between the third and fourth scanning ion microscope images obtained when the deflection controller is at a third and fourth setting when the focal position of the first lens is at the second position; An image analysis device for analyzing the amount, and a difference between the first position deviation amount and the second position deviation amount Determine the control value of the focused ion beam lens required to set the focal position to the sample position, the control unit to correct the focal position of the first lens to the sample position, the focal position of the first lens and A deflection amount display unit that calculates and displays a deflection amount that overlaps the center of the electron beam scanning area of the scanning electron microscope and the center of the scanning area of the focused ion beam from the difference between the sample incident angle of the electron beam and the ion beam; A focused ion beam device comprising a deflection control device for deflecting to a deflection amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000333535A JP4581223B2 (en) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | Focused ion beam device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000333535A JP4581223B2 (en) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | Focused ion beam device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134059A true JP2002134059A (en) | 2002-05-10 |
| JP4581223B2 JP4581223B2 (en) | 2010-11-17 |
Family
ID=18809600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000333535A Expired - Fee Related JP4581223B2 (en) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | Focused ion beam device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4581223B2 (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005038641A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Jeol Ltd | Charged particle beam device with aberration control device |
| JP2006114304A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Jeol Ltd | Automatic aberration correction method and apparatus |
| JP2006140119A (en) * | 2004-10-14 | 2006-06-01 | Jeol Ltd | Automatic alignment correction method and apparatus, and aberration corrector control method |
| JP2006156153A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Jeol Ltd | Drift correction method and apparatus for automatic FIB machining |
| JP2006236836A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Sii Nanotechnology Inc | Sample height adjustment method, sample observation method, sample processing method, and charged particle beam apparatus |
| JP2008084626A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus |
| JP2008204722A (en) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Sii Nanotechnology Inc | Charged particle beam apparatus and charged particle optical system adjustment method |
| US7573049B2 (en) | 2004-10-28 | 2009-08-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Wafer alignment method for dual beam system |
| JP2010009987A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Hitachi High-Technologies Corp | Focused ion beam device, and sample processing method and program using the same |
| WO2010122717A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Sample holder, method for use of the sample holder, and charged particle device |
| JP2012234754A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
| US8766183B2 (en) | 2008-09-26 | 2014-07-01 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device |
| US8816277B2 (en) | 2009-07-27 | 2014-08-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Pattern evaluation method, device therefor, and electron beam device |
| EP4216255A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-26 | Jeol Ltd. | Focused ion beam system and method of correcting deviation of field of view of ion beam |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53141954U (en) * | 1977-04-15 | 1978-11-09 | ||
| JPS6386235A (en) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Hitachi Ltd | Focused ion beam processing equipment |
| JPH02109244A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-20 | Sony Corp | Ion beam apparatus |
| JPH02234336A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-17 | Hitachi Ltd | scanning electron microscope |
| JPH1092356A (en) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Seiko Instr Inc | Optical axis control method for focused ion beam and focused ion beam device |
-
2000
- 2000-10-27 JP JP2000333535A patent/JP4581223B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53141954U (en) * | 1977-04-15 | 1978-11-09 | ||
| JPS6386235A (en) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Hitachi Ltd | Focused ion beam processing equipment |
| JPH02109244A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-20 | Sony Corp | Ion beam apparatus |
| JPH02234336A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-17 | Hitachi Ltd | scanning electron microscope |
| JPH1092356A (en) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Seiko Instr Inc | Optical axis control method for focused ion beam and focused ion beam device |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005038641A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Jeol Ltd | Charged particle beam device with aberration control device |
| JP2006114304A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Jeol Ltd | Automatic aberration correction method and apparatus |
| JP2006140119A (en) * | 2004-10-14 | 2006-06-01 | Jeol Ltd | Automatic alignment correction method and apparatus, and aberration corrector control method |
| US7573049B2 (en) | 2004-10-28 | 2009-08-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Wafer alignment method for dual beam system |
| JP2006156153A (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Jeol Ltd | Drift correction method and apparatus for automatic FIB machining |
| JP2006236836A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Sii Nanotechnology Inc | Sample height adjustment method, sample observation method, sample processing method, and charged particle beam apparatus |
| JP2008084626A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus |
| US8698105B2 (en) | 2007-02-19 | 2014-04-15 | Sii Nanotechnology | Charged particle beam apparatus and method of adjusting charged particle optics |
| JP2008204722A (en) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Sii Nanotechnology Inc | Charged particle beam apparatus and charged particle optical system adjustment method |
| JP2010009987A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Hitachi High-Technologies Corp | Focused ion beam device, and sample processing method and program using the same |
| US8766183B2 (en) | 2008-09-26 | 2014-07-01 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device |
| WO2010122717A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Sample holder, method for use of the sample holder, and charged particle device |
| JP2010257617A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample holder, method of using the sample holder, and charged particle device |
| US8853648B2 (en) | 2009-04-22 | 2014-10-07 | Hitachi High-Technologies Corporation | Sample holder, method for use of the sample holder, and charged particle device |
| US8816277B2 (en) | 2009-07-27 | 2014-08-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Pattern evaluation method, device therefor, and electron beam device |
| JP2012234754A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
| EP4216255A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-26 | Jeol Ltd. | Focused ion beam system and method of correcting deviation of field of view of ion beam |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4581223B2 (en) | 2010-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3951590B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| US6570156B1 (en) | Autoadjusting electron microscope | |
| US7863564B2 (en) | Electric charged particle beam microscope and microscopy | |
| JP4553889B2 (en) | Determination method of aberration coefficient in aberration function of particle optical lens | |
| US7227144B2 (en) | Scanning transmission electron microscope and scanning transmission electron microscopy | |
| JP5069904B2 (en) | Designated position specifying method and designated position measuring device | |
| JP4383950B2 (en) | Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus | |
| JP4581223B2 (en) | Focused ion beam device | |
| KR19980070850A (en) | Sample analyzer | |
| JP2000243338A (en) | Transmission electron microscope apparatus, transmission electron inspection apparatus, and inspection method | |
| EP1037253B1 (en) | Automation of beam control in scanning electron microscope systems | |
| JP2010140640A (en) | Transmission electron microscope equipped with electron spectrometer | |
| JP2006108123A (en) | Charged particle beam equipment | |
| JP2006173027A (en) | Scanning transmission electron microscope, aberration measuring method, and aberration correcting method | |
| US6653631B2 (en) | Apparatus and method for defect detection using charged particle beam | |
| JP4928987B2 (en) | Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus | |
| JP4298938B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| JP5147567B2 (en) | Transmission electron microscope apparatus having electron spectrometer, sample holder, sample stage, and spectral image acquisition method | |
| CN100524601C (en) | Method and apparatus for aligning a charged particle beam column | |
| JP2002286663A (en) | Sample analysis and sample observation device | |
| JP2005276639A (en) | Method for adjusting position of objective lens diaphragm in scanning electron beam apparatus | |
| JP2000311645A (en) | electronic microscope | |
| WO2015037313A1 (en) | Scanning transmission electron microscope and aberration measurement method therefor | |
| JP4431624B2 (en) | Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus | |
| JP5470408B2 (en) | Transmission electron microscope apparatus having electron spectrometer, sample holder, sample stage, and spectral image acquisition method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061005 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20061005 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090803 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091013 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091125 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091222 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100216 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100330 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100816 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |