DE19754647A1

DE19754647A1 - Rasterelektronenmikroskop

Info

Publication number: DE19754647A1
Application number: DE19754647A
Authority: DE
Inventors: Yuko Iwabuchi; Mitsugu Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: US6541771B2; US20010002698A1; US6225628B1; JPH10172490A; DE19754647B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Rasterelektronenmikroskop zum Er halten eines Bilds einer Probe durch Erfassen eines Informa tionssignals, das dadurch erzeugt wird, daß die Probe mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird, und das charakteris tisch für die Probe ist.

Für Rastermikroskope wurde mit dem Ziel, eine auf einem Bild spezifizierte Position an eine vorbestimmte Mikroskopposi tion zu verstellen und ein vergrößertes Bild für diese Posi tion zu erhalten, eine Technik bekannt, wie sie in der japa nischen Patentveröffentlichung 54-78075 beschrieben ist, ge mäß der eine gewünschte Position innerhalb eines Gesichts felds durch einen Anzeigezeiger spezifiziert wird und dann die Probe in das Zentrum des Gesichtsfelds verstellt wird.

Diese Technik ist dann wirkungsvoll, wenn sich die Position des vergrößerten Bilds innerhalb des Gesichtsfelds befindet. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, oder sich die Probe so gar außerhalb des Bereichs befindet, in dem Strahlabraste rung möglich ist, kann kein vergrößertes Bild der gewünsch ten Position erhalten werden.

Bei der üblichen Betrachtungsgebietssuche kommt es häufig vor, daß eine zu betrachtende Position sich nicht nur nicht innerhalb des Gesichtsfelds, sondern sich auch außerhalb eines Bereichs für das Betrachtungsgebiet befindet. Demgemäß erfolgt zunächst eine ungefähre Positionierung eines Bilds bei einer Vergrößerung, die zur Betrachtungsgebietssuche ge eignet ist, und danach wird die Vergrößerung allmählich er höht, um die Betrachtungsposition und die Betrachtungsver größerung zu bestimmen. Jedoch fehlt es diesem Positions suchverfahren an der Funktion, die Betrachtungsposition zu markieren, und es ist schwierig, eine Betrachtung erneut an derselben Position auszuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rasterelektro nenmikroskop zu schaffen, das die Suche nach einer Betrach tungsposition erleichtert, die sich außerhalb des Betrach tungsgebietsbereichs befindet.

Diese Aufgabe ist durch das Rasterelektronenmikroskop gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das schematisch den Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das als Beispiel eine Proben betrachtung veranschaulicht.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das beispielhaft Koordinatenposi tionen auf einem Probentisch für abgespeicherte Bilder zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Bildanzeige skizziert.

Beim Rasterelektronenmikroskop gemäß Fig. 1 wird ein von einer Kathode 1 emittierter Elektronenstrahl 2 durch eine zwischen die Kathode 1 und eine Ziebelektrode 3 gelegte Ziehspannung V1 gezogen und durch eine zwischen die Kathode 1 und eine Beschleunigungselektrode 4 Beschleunigungsspan nung Vacc beschleunigt. Der Elektronenstrahl 2 wird auf eine auf einem Probentisch 10 befestigte Probe 9 durch Kondensor linsen 5 und 6 sowie eine Objektivlinse 8, die durch eine Linsensteuerungs-Spannungsversorgung 12 gesteuert werden, fokussiert. Der Probentisch 10, und demgemäß die Probe 9, kann horizontal (Richtungen X und Y) und in axialer Richtung des Elektronenstrahls 2 (Richtung Z) durch eine Probentisch- Antriebseinheit 19 verstellt werden, durch die er auch ver dreht werden kann. Das Abrastersignal einer Abrastersteue rungseinheit 26 wird an einen zweistufigen Ablenker aus Ab lenkern 7a und 7b so gegeben, daß die Probe 9 zweidimensio nal mit dem fokussierten Elektronenstrahl abgerastert wird. Mit 11 ist eine Apertur bezeichnet.

Bei Bestrahlung der Probe 9 durch den Elektronenstrahl 2 wird von dieser ein charakteristisches Informationssignal, typischerweise ein Sekundärelektronensignal 13, erzeugt. Das erzeugte Sekundärelektronensignal 13 wird durch einen Si gnaldetektor 14a und/oder 14b erfaßt. Abhängig von der Art und der Höhe der Probe wird einer der Detektoren verwendet oder beide. Das vom Detektor 14a und/oder 14b erfaßte Si gnal wird in Form eines Helligkeitsmodulationssignal an eine Bildanzeigeeinheit 15 mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) gegeben. Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, er folgt das Abrastern innerhalb der CRT der Bildanzeigeeinheit 15 synchron zum Abrastern der Probe 9 durch den Elektronen strahl 2, weswegen in Echtzeitbasis ein vergrößertes Bild (Abrasterebene) der Probe 9 durch Sekundärelektronen ange zeigt wird. Die Vergrößerung des vergrößerten Bilds kann durch eine Vergrößerungs-Einstelleinrichtung 27 nach Wunsch eingestellt werden.

Gemäß Fig. 2, die ein Flußdiagramm für einen Probenbetrach tungsvorgang veranschaulicht, wird zunächst ein vergrößertes Bild der Probe 9 auf die obengenannte Weise auf der Bildan zeigeeinheit 15 angezeigt (S1). Wenn das vergrößerte Bild durch eine Speicherbild-Steuerungseinheit 17 spezifiziert wird (S2), wird ein Signal, das das spezifizierte, vergrö ßerte Bild kennzeichnet, in eine Speichereinheit 16 zusammen mit der Position der Probe (Koordinatenposition für den Pro bentisch), die der Position auf dem vergrößerten Bild (tat sächlich der Mittelpunktsposition des vergrößerten Bilds) entspricht, in eine Speichereinheit 16 eingespeichert (S3). Wenn eine solche Spezifizierung mehrfach erfolgt, werden mehrere vergrößerte Bilder für verschiedene Positionen auf der Probe in die Speichereinheit 16 eingespeichert.

Fig. 3 veranschaulicht Koordinatenpositionen auf dem Proben tisch für abgespeicherte Bilder, und diese Koordinaten kön nen anstelle vergrößerter Bilder der Probe oder alternativ gesondert auf der Bildanzeigeeinheit 15 angezeigt werden. In der Figur sind Positionen auf einer Probe 21 für abgespei cherte Bilder in Form von Positionsanzeigezeigern angezeigt. Wenn einer der Positionszeiger durch die Speicherbild-Steue rungseinheit 17 ausgewählt und spezifiziert wird, wird das der spezifizierten Position entsprechende abgespeicherte Bild ausgelesen (S4) und als Bild angezeigt, das dazu ver wendet wird, die Betrachtungsposition zu spezifizieren, was auf der Anzeigeeinheit 15 gleichzeitig mit einem vergrößer ten Bild der Probe erfolgt, das auf Echtzeitbasis erhalten wird (S5).

Fig. 4 zeigt ein Anzeigebeispiel für ein vergrößertes Bild der Probe, wie es in Echtzeit erhalten wird und auf einem Anzeigeschirmbereich 22 der Bildanzeigeeinheit 15 angezeigt wird, wobei gleichzeitig das durch Spezifizierung ausgelese ne Bild, das als Bild dient, das zum Spezifizieren der Be trachtungsposition dient, in einem Teilanzeigeschirmbereich 23 des Bereichs 22 angezeigt wird. In Fig. 4 kennzeichnet ein Positionsanzeigezeiger 28 die Position eines Teils des vergrößerten Bilds, der unter Vergrößerung betrachtet werden soll. Wenn der Probentisch 10 gedreht wird, wird das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition entsprechend ge dreht, und wenn der Probentisch 10 verdreht wird, um die Be trachtungsposition zu verstellen, wird der Positionsanzeige zeiger 28 entsprechend der Drehrichtung und der Verstellung bewegt. Gemäß Fig. 4 wird das Bild zum Spezifizieren der Be trachtungsposition im Teilbereich 23 des Anzeigeschirmbe reichs 22 dargestellt, jedoch kann es alternativ in einem anderen Bereich oder Seite an Seite mit dem vergrößerten Bild angezeigt werden.

Wenn ein interessierender Teil des im Teilbereich 23 ange zeigten Bilds, d. h. des Bilds zum Spezifizieren der Be trachtungsposition, durch Betätigen einer Positions-Spezifi ziereinrichtung 28 ausgewählt und spezifiziert wird (S6), wird das Positionssignal für diesen spezifizierten Teil aus der Speichereinheit 16 ausgelesen und an die Probentisch- Antriebseinheit 19 geliefert. Im Ergebnis wird der Proben tisch 10, und demgemäß die Probe 9, horizontal so verstellt (um eine sogenannte Verstellung für das Betrachtungsgebiet oder die Betrachtungsposition auszuführen), daß die Positi on des spezifizierten Teils automatisch in der Mitte des An zeigeschirmbereichs 22 positioniert ist (S7). Dies hat zur Folge, daß auf dem Anzeigeschirmbereich 22 ein vergrößertes Bild des spezifizierten Teils (Betrachtungsbild) angezeigt wird, um Betrachtung des spezifizierten Teils (S8) zu ermög lichen. Die Vergrößerung des vergrößerten Bilds kann durch die Vergrößerungs-Einstelleinrichtung 27 frei eingestellt werden.

Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, kann eine Be trachtungsgebietssuche dadurch ausgeführt werden, daß ein zur Spezifizierung der Betrachtungsposition abgespeichertes Bild gelesen wird, weswegen der Arbeitsumfang betreffend die Suche nach einer Betrachtungsposition außerhalb des Betrach tungsgebietsbereichs erleichtert werden kann. Ferner wird auch zusätzlich zum Bild zum Spezifizieren der Betrachtungs position die zugehörige Position abgespeichert, weswegen auch die Positionseinstellung für erneute Betrachtung er leichtert werden kann. Ferner kann die Beschädigung der Pro be durch den Elektronenstrahl gelindert werden, da die Suche nach dem Betrachtungsgebiet (Betrachtungsposition durch Le sen eines abgespeicherten Bilds) ausgeführt werden kann.

Wenn das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition in der Speichereinheit 16 abgespeichert wird, können gleichzei tig die Beschleunigungsspannung, Fokussierbedingungen der Linsen, d. h. Erregungsbedingungen und Arbeitsabstände (WDs = working distances) der Linsen 5, 6 und 8 zum Zeitpunkt der Bildaufnahme zusätzlich zum genannten Bild und zum Positi onssignal für das Bild in die Speichereinheit 16 eingespei chert werden. In diesem Fall können dann, wenn das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition gelesen wird, durch die Steuerungseinheit 24 auch automatisch die Beschleuni gungsspannung und die Fokussierbedingungen sowie die Ar beitsabstände der Linsen, wobei diese Werte dem ausgelesenen Bild entsprechen, gelesen und automatisch eingestellt wer den. Alternativ kann, wenn das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition gelesen wird, der Erregungsstrom der Objektivlinse durch die Steuerungseinheit 24 so gesteuert werden, daß die Objektivlinse fokussiert wird.

Gleichzeitig mit dem Einspeichern eines Bilds zum Spezifi zieren einer Betrachtungsposition in die Speichereinheit 16 können auch die aktuellen Nutzungsbedingungen der Detektoren 14a und 14b eingespeichert werden. Wenn dann das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition gelesen wird, können durch die Steuerungseinheit 24 auch die Nutzungsbedingungen der Detektoren 14a und 14b, die dem ausgelesenen Bild ent sprechen, gelesen und automatisch eingestellt werden.

In die Speichereinheit 16 können eine oder mehrere Positio nen für ein Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition, wie auf dem Schirmteilbereich 23 angezeigt, sowie Bilder mit höhere Vergrößerung als derjenigen des angezeigten Bilds zum Spezifizieren der Betrachtungsposition, die diesen Positio nen entsprechen, abgespeichert werden. In diesem Fall werden die abgespeicherten Positionen für das angezeigte Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition in Form von Positi onsanzeigezeigern auf dem angezeigten Bild angezeigt, und abgespeicherte Bilder mit höherer Vergrößerung für diese Po sitionen können dadurch gelesen werden, daß die angezeigten Positionen spezifiziert werden, um eine Anzeige auf dem An zeigeschirmbereich 22 zu erzielen.

Das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition, wie es in die Speichereinheit 16 einzuspeichern ist, kann ein Bild in Form verbundener Bilder sein, die durch Abtasten von Teilbereichen der Probe mit dem Elektronenstrahl erhalten wurden. Dies ist für die Betrachtung eines Bereichs wir kungsvoll, der größer als der abrasterbare Bereich ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Rasterelektronenmikroskop ge schaffen, das zum Erleichtern der Suche eines Betrachtungs gebiets oder eines Betrachtungspunkts, der außerhalb des Be trachtungsgebietsbereichs liegt, geeignet ist.

Claims

1. Rasterelektronenmikroskop mit

- einer Einrichtung (1) zum Erzeugen eines Elektronenstrahls (2);
- einer Einrichtung (24) zum Erzeugen eines Informationssi gnals, das für eine Probe charakteristisch ist, durch Abras tern der Probe durch den Elektronenstrahl;
- einer Einrichtung (14a, 14b) zum Erfassen des erzeugten Informationssignals; und
- einer Einrichtung (15) zum Erhalten eines Betrachtungs bilds der Probe auf Grundlage des erfaßten Informationssi gnals;
gekennzeichnet durch
- eine Einrichtung (16) zum Abspeichern des erhaltenen Be trachtungsbilds als Bild, das zum Spezifizieren einer Be trachtungsposition verwendet wird;
- eine Einrichtung (24) zum Lesen des abgespeicherten Bilds zum Spezifizieren einer Betrachtungsposition;
- eine Einrichtung (15) zum Anzeigen des erhaltenen Betrach tungsbilds und des ausgelesenen Bilds zum Spezifizieren der Betrachtungsposition auf individuellen Anzeigeschirmberei chen (22, 23);
- eine Einrichtung (18) zum Spezifizieren einer Betrach tungsposition auf dem angezeigten Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition; und
- eine Einrichtung (19) zum Steuern der Position der durch den Elektronenstrahl abgerasterten Probe in solcher Weise, daß die spezifizierte Betrachtungsposition an eine vorbe stimmte Position auf dem Anzeigeschirmbereich für das Be trachtungsbild verstellt werden kann und auf diesem Anzeige schirmbereich ein Betrachtungsbild angezeigt werden kann, das der spezifizierten Betrachtungsposition entspricht.

2. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (16) so ausgebil det ist, daß mehrere Bilder zum Spezifizieren der Betrach tungsposition in ihr abspeicherbar sind.

3. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (16) so ausgebil det ist, daß sie Betrachtungspositionen für die mehreren Bilder zum Spezifizieren der Betrachtungsposition speichert.

4. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 3, gekennzeich net durch einen Probentisch (10) zum Tragen der Probe, wobei die Betrachtungsposition der mehreren Bilder zum Spezifizie ren der Betrachtungsposition Positionen des Probentischs sind.

5. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verteilung der Positionen der mehre ren Bilder zum Spezifizieren der Beobachtungsposition auf dem Probentisch (10) angezeigt wird.

6. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß eine gewünschte der angezeigten Positio nen für die mehreren Bilder zum Spezifizieren der Betrach tungsposition auf dem Probentisch (10) spezifizierbar ist, um dann das entsprechende Bild zum Spezifizieren der Be trachtungsposition der Speichereinheit (16) auszulesen.

7. Rasterelektronenmikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsein richtung (19) für die Abrasterposition eine Einrichtung zum Steuern einer Verstellung der Probe (9) ist.

8. Rasterelektronenmikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifizierte Betrachtungsposition im angezeigten Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition in Form eines Positionsanzeigezei gers angezeigt wird, der entsprechend einer Verstellung der spezifizierten Betrachtungsposition verstellt wird.

9. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 8, gekennzeich net durch eine Einrichtung zum Drehen der Probe (9), wobei der Positionsanzeigezeiger entsprechend der Drehung der Pro be gedreht wird.

10. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 8, gekennzeich net durch eine Einrichtung zum Drehen der Probe, wobei das spezifizierte Positionsanzeigebild entsprechend der Drehung der Probe gedreht wird.

11. Rasterelektronenmikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Einrichtung (1, 4, 5, 6, 8) zum Erzeugen eines Elek tronenstrahls (2) eine Einrichtung (4) zum Beschleunigen des Elektronenstrahls und eine Einrichtung (5, 6, 8) zum Fokus sieren des beschleunigten Elektronenstrahls auf die Probe (9) aufweist; und
- eine Bedingungseinstelleinrichtung (24) vorhanden ist;
- wobei die Speichereinrichtung (16) Beschleunigungsbedin gungen, Fokussierbedingungen und Arbeitsabstände gleichzei tig dann einspeichert, wenn das Betrachtungsbild als Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition eingespeichert wird; die Leseeinrichtung die abgespeicherten Beschleuni gungsbedingungen, die Fokussierungsbedingungen und die Ar beitsabstände liest, wenn das Bild zum Spezifizieren der Be trachtungsposition gelesen wird; und die Bedingungseinstell einrichtung die ausgelesenen Beschleunigungsbedingungen, Fo kussierbedingungen und Arbeitsabstände einstellt, um das spezifizierte Bild anzuzeigen.

12. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung eine Objektiv linse (8) aufweist und der Erregerstrom derselben automa tisch so eingestellt wird, daß sie dann fokussiert wird, wenn das Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition ge lesen wird.

13. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung mehrere De tektoren (14a, 14b) aufweist, wobei Nutzungsbedingungen für die Detektoren zum Zeitpunkt, zu dem das Bild zum Spezifi zieren der Betrachtungsposition erhalten wird, zusammen mit diesem Bild abgespeichert werden und die abgespeicherten Nutzungsbedingungen gelesen werden, wenn das abgespeicherte Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition gelesen wird, und diese Nutzungsbedingungen für die Detektoren auto matisch auf die ausgelesenen Nutzungsbedingungen eingestellt werden.

14. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Positionen auf dem angezeigten Bild zum Spezifizieren der Betrachtungsposition sowie diesen Positionen entsprechende Bilder mit höherer Vergrößerung als der des angezeigten Bilds zum Spezifizieren der Betrachtungsposition abgespeichert werden, die abgespei cherten Positionen auf dem angezeigten Bild zum Spezifizie ren der Betrachtungsposition angezeigt werden, und dann, wenn eine angezeigte Position spezifiziert wird, das dieser Position entsprechende abgespeicherte Bild mit höherer Ver größerung gelesen wird.

15. Rasterelektronenmikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild zum Spezi fizieren der Betrachtungsposition, wie es abzuspeichern ist, aus verbundenen Bildern besteht, wie sie dann erhalten wer den, wenn Teilbereiche der Probe (9) mit dem Elektronen strahl (2) abgerastert werden.