JP2001084941A - 荷電粒子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被測定物を傾斜可能なステージを有する電子顕
微鏡において、ステージの傾斜角の指定を容易に行える
電子顕微鏡を提供する。 【解決手段】傾斜可能なステージ上の被測定物の観察像
を表示する電子顕微鏡において、疑似的な3次元パター
ンを表示手段上に表示する。擬似的な3次元パターン
は、オペレータの操作により傾斜可能であり、疑似的な
3次元パターンを傾斜させることによりステージの傾斜
方向や傾斜角が計算され、ステージが傾斜されることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の回路パタ
ーンなどの検査に使用される電子顕微鏡および半導体の
回路パターンなどの加工に使用される集束イオンビーム
装置などの荷電粒子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体回路パターンの検査では、パター
ンが規格どおり加工されているかどうかを検査するため
に、走査型電子顕微鏡が利用されることが多い。また、
半導体の製造工程で発生する異物の検査や不良解析にお
いても、高い分解能を有する走査型電子顕微鏡が利用さ
れる。

【０００３】これらの検査では、ウェーハに直交する方
向からの観察だけでなく、斜めの方向から回路パターン
を観察することが有効であるために、ウェーハを傾斜機
構を備えた走査型電子顕微鏡が利用される。被測定物を
傾斜して観察することは、被測定物の3次元的な構造を
理解する上で非常に有効である。

【０００４】なお、ウェーハを任意の方向に傾斜させる
機構は、ウェーハを特定の方向に傾斜させる機構と、ウ
ェーハを回転させる機構を組み合わせることにより実現
されることがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハ傾斜機能付き
走査型電子顕微鏡や集束イオンビーム装置では、ウェー
ハの傾斜量を指定するために、傾斜方向と傾斜角を指定
することが多い。ここで、傾斜方向と傾斜角は、「90度
の方向から45度傾斜させる」などと、数字により傾斜方
向と傾斜角を指定することが多い。しかし、このような
数値による入力は直感的でなく、しばしば誤った数値を
入力することがあった。特に、装置の使用経験が少ない
人ほど間違いやすいという問題が存在した。

【０００６】本発明は、上述の問題に鑑み、ステージの
傾斜方向や傾斜角の指定を容易に指定する手段を備えた
ウェーハ傾斜機構付きの電子顕微鏡もしくは集束イオン
ビーム装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以下のと
おりである。

【０００８】被測定物を傾斜させることが可能な傾斜機
構付きのステージと、被測定物の表面形状を2次元画像
を表示させる手段を組み合わせ、ウェーハの表面形状を
少なくとも２とおり以上の方向から観察可能な装置にお
いて、表示手段上に疑似的な3次元パターンを表示し、
その疑似的な3次元パターンを任意の方向に傾斜させる
手段を有し、オペレータが疑似的な3次元パターンを傾
斜させると、疑似的な3次元パターンと同じ方向からの
観察を実現するためのステージの傾斜方向や傾斜角が自
動で計算され、計算されたステージの傾斜角や傾斜方向
までステージが自動で傾斜させることを特徴とする。

【０００９】より具体的には、疑似的な3次元パターン
は、3次元情報を持った擬似的な物体であり、この物体
を傾斜させると、オペレータから見える部分のみが表示
される。

【００１０】つまり、オペレータにとっては、“物体を
傾ける”という操作を直感的に理解することができる。

【００１１】次に、傾斜機構付きステージの傾斜は、被
測定物の観察方向が、疑似的な3次元パターンの観察方
向と同じになるように制御される。つまり、疑似的な3
次元パターンを傾斜させると、疑似的な3次元パターン
と同じ方向からの観察が可能になるように、被測定物が
傾斜する。

【００１２】本発明によると、上記の操作では、数値に
より傾斜方向や傾斜角を指定する必要がなく、表示装置
上の疑似的な3次元パターンを傾斜させるという容易か
つ直感的な操作で被測定物の傾斜を指定できことから、
傾斜方向や傾斜角の指定誤りを排除することができる。
また、直感的な操作が可能となることから、初心者でも
容易に傾斜機能を利用することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施例に本発明を詳細に説
明する。

【００１４】図１は、本発明の全体構成図である。真空
を保つための容器1内に設けられたステージ2上に載せら
れた被測定物3の表面に、集束された電子ビームもしく
はイオンビームが照射されることにより２次電子が発生
する。ここで、ステージ2は、制御コンピュータ20によ
り傾斜させることが可能であり、被測定物の表面に対し
て電子ビームもしくは集束イオンビームを斜めに入射さ
せることができる。被測定物の表面から発生した２次電
子は２次電子検出器4により捕捉される。電子ビームも
しくはイオンビームを走査することにより、２次元像が
表示回路で形成され、表示手段30内の被測定物表示エリ
ア35に表示される。

【００１５】一方、表示手段30には、ステージの傾斜を
指定するための疑似的な3次元パターン31が表示され
る。この疑似的な3次元パターンは、制御コンピュータ2
0に接続される操作パネル21により、傾斜させることが
できる。また、疑似的な3次元パターンには、疑似的な3
次元パターンを傾斜させるための擬似的なXスライダ32
およびYスライダ33を備え、制御コンピュータに接続さ
れるマウス22を用いてこのスライダを動かすことによ
り、疑似的な3次元パターンを傾斜させることができ
る。

【００１６】図２に本装置の動作を示す。擬似的な3次
元パターン31をマウス22により傾斜させると（S1）、制
御コンピュータ20では擬似的な3次元パターンの傾斜方
向と傾斜方向が計算され、擬似的な3次元パターンと同
じ方向から被測定物を観察するためのステージの傾斜量
が計算される（S2）。本発明の中では、傾斜方向と傾斜
角度を含めて傾斜量と表現する。次に、制御コンピュー
タは、S2で計算したステージ傾斜量までステージを傾斜
させる（S3）。ステージの傾斜が終了したら、被測定物
の表面形状をあらわす2次元画像を表示する（S4）。

【００１７】図３は、被測定物を傾斜して観察したとき
に観察されるパターンの表示を、ウェーハ上に形成され
た立方体状のパターンを用いて説明した例である（図２
(a)参照）。X軸のプラスの方向が下になるように傾斜さ
せると、観察像は図２(b)のようになる。なお、X軸のプ
ラス方向を下に傾斜させたときの傾斜方向を0度とす
る。また、Y軸のプラスの方向が下になるように傾斜さ
せると、観察像は図２(c)のようになる。Y軸のプラスの
方向が下になるように傾斜させたときの傾斜方向は90度
である。なお、傾斜方向が45度の場合は、観察像は図２
(d)のように表示される。

【００１８】図４は、疑似的な3次元パターンと疑似ス
ライダの関係を説明した図である。疑似的な3次元パタ
ーンは3次元情報を備えるため、傾斜しない場合は図４
(a)のようにひとつの面のみが表示される。たとえば、X
スライダを右にスライドさせれば、図４(b)のように物
体が右に回転したように表示される。一方、Yスライダ
を上にスライドさせれば、疑似的な3次元パターンは図
４(c)のように表示される。さらに、XスライダとYスラ
イダの両方をスライドさせれば、図４(d)のような傾斜
を実現することもできる。

【００１９】本発明を利用して、ウェーハ上の溝に形成
された欠陥の観察例を説明する。図５(a)は、ウェーハ
上に形成された溝に欠陥50が存在している例を示した図
である。

【００２０】この欠陥は断面51−51'を示したように、
溝の斜面部53内に存在している。このような隠れた欠陥
は溝のトップ部に盛り上がり54を作ることが多い。盛り
上がりが存在する場合は、盛り上がり部のエッジ効果に
より、盛り上がり部の周辺部とわずかに色が異なって観
察される。ただし、この色の違いは一般にわずかであ
り、観察者は色の違いが存在することはわかるが、欠陥
が存在しているためなのか、表面が局所的に荒れている
ためなのかはわからない。この場合は、ステージを傾斜
して観察することが有効である。つまり、図５(a)では
矢印55の方向から、図５(b)では矢印56の方向から斜面
部53の状態を観察すれば良い。本発明では、ステージの
傾斜を直感的に行うことが可能であり、図５(c)のよう
にスライダを動作させて、擬似パターンの面57と面58を
観察可能なように傾斜させればよい。実際にステージを
傾斜して斜面部53を観察した例を図５(d)に示す。観察
者は、傾斜部53と欠陥50の状態により、欠陥の大きさや
様子を観察することができる。

【００２１】従来はステージを傾斜させるために、傾斜
量を数値により指定していたため、間違った方向にステ
ージを傾斜させることが多かった。この例のように、欠
陥を観察する方向が限られてる場合は、誤った傾斜量
（特に傾斜方向）を設定した場合は、欠陥の様子を全く
観察することができない。また、誤った傾斜量を入力す
ると、欠陥を見失うことさえあった。

【００２２】以上では、疑似パターンを傾斜させる方法
として疑似スライダを使用した傾斜方法を説明したが、
以下の方法による傾斜方法も考えられる。

【００２３】(1) 図６に示したボタンを操作パネル上に
配置し、押されたボタンに応じてあらかじめ決められた
方向に疑似パターンを傾斜させる方法である。たとえ
ば、ボタン64を押せば、図４(b)のように傾斜する。

【００２４】(2) 疑似パターン表示エリアで、マウスの
ボタンを押しながらマウスを移動してマウスボタンを離
す操作をしたとき、マウスのボタンを押した位置を始点
としマウスのボタンを離した位置までのベクトルを考え
ると、ステージをベクトルの方向に、傾斜する角度はベ
クトルの長さに比例した角度だけ傾斜させる方法である
（図７参照）。

【００２５】次に、疑似的な3次元パターンとステージ
の関係について述べる。オペレータが疑似的な3次元パ
ターンを傾斜すると、疑似的な3次元パターンの傾斜を
実現するために必要なステージの傾斜方向や傾斜角が制
御コンピュータにより計算され、ステージが計算された
位置まで移動される。本実施例の場合であれば、図４
(b)のような観察を行いたい場合は、ステージの傾斜方
向は0度、傾斜角は45度などと計算され、図３(b)のよう
にステージが傾斜する。同様に、疑似的な3次元パター
ンを図４(c)のように傾斜させれば、図３(c)のようにス
テージが傾斜する。同じく、図４(d)のように疑似的な3
次元パターンを傾斜させれば、図３(d)のようにステー
ジが傾斜する。このように、疑似パターンとステージは
連動しているため、疑似パターンを傾斜させると、ステ
ージが傾斜する。

【００２６】次に、疑似的な3次元パターンを傾斜した
ときの、ステージの動作タイミングについて説明する。
ステージの動作が十分高速であり、疑似的な3次元パタ
ーンの傾斜に追従する場合は、疑似的な3次元パターン
の傾斜にしたがって、随時ステージを傾斜させればよ
い。これにより、オペレータはステージをリアルタイム
に動かしているように感じることができる。

【００２７】一方、ステージの動作が遅く、上記のよう
なリアルタイム動作が不可能である場合は、以下のいず
れかの方式とすれば良い。

【００２８】(1) 疑似的な3次元パターンだけを傾斜さ
せ、表示装置上に設けられた疑似ボタンもしくは操作パ
ネル上に設けられたステージの移動開始を指示するため
のボタンを押すと、疑似的な3次元パターンの傾斜を実
現するために必要なステージの傾斜方向や傾斜角が計算
しステージを移動させる方式。

【００２９】(2) 疑似的な3次元パターンを傾斜させる
ときにマウスを使用する場合は、マウスボタンを押す操
作と離す操作を伴うから、離す操作をしたときに、疑似
的な3次元パターンの傾斜を実現するために必要なステ
ージの傾斜方向や傾斜角を計算しステージを移動させる
方式。

【００３０】以上の説明では、表示装置上の疑似的な3
次元パターンを傾斜させてステージの傾斜量を決定した
が、以下のような方法によりステージの傾斜量を指定す
ることも可能である。たとえば、図８に示すように、あ
らかじめ決められた複数とおりの傾斜量からなる擬似的
な3次元パターンを一覧表示し、任意の傾斜量を選択す
ることにより、選択したものと同じ方向からの観察が可
能なように、ステージを駆動する方法である。図８の例
では、9とおりの傾斜量を一覧表示している。この方法
では、あらかじめ決められた傾斜量であれば、少ない操
作で傾斜観察が可能になる。

【００３１】図８ではあらかじめ決められた複数の傾斜
量を表示していたが、オペレータが設定した複数の傾斜
量を表示してもよい。たとえば、図９に示すように、傾
斜量を表示するエリアが複数存在し、任意のエリアに任
意の傾斜量を割り当てることを可能とする。さらに、割
り当てた傾斜量に応じた疑似パターンを表示する。この
ようにすることで、オペレータが頻繁に使用する傾斜量
を登録することが可能になる。登録されている任意の傾
斜量を選択すれば、登録されているステージの傾斜に応
じてステージを駆動する。

【００３２】次に、擬似的な３次元パターンの表示方法
について述べる。多くの走査型電子顕微鏡や収束イオン
ビーム装置では、被観察物を物理的に回転することな
く、電子線や収束イオンビームの走査方向を変えること
により、被測定物を回転させて表示することができる。
この機能は、ラスターローテーションと言われる。この
機能を使用すると、被測定物を簡単に回転して表示でき
るものの、ウェーハの基準位置（オリエンテーションフ
ラットやVノッチの位置）がどの方向にあるかを理解し
にくい。そこで、図10に示すように擬似パターンと擬似
ウェーハを同時に表示する。図１１に表示例を示す。図
１１(1)は、ラスターローテーションの角度が0度の場合
であり、図１１(2)はラスターローテーションが90度の
場合である。このような表示を行うことにより、観察し
ているパターンとウェーハの基準位置との関係を直感的
に理解することが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によると、表示装置上の疑似的な
3次元パターンを傾斜させるという容易な操作で、被測
定物の傾斜を指定できことから、傾斜方向や傾斜角の指
定誤りを排除することができる。また、直感的な操作が
可能となることから、初心者でも容易に傾斜機能を利用
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子装置の一実施例の全体構
成図。

【図２】ステージを傾斜させる時の動作フロー図。

【図３】ステージの傾斜と被測定物の表面形状の関係を
示した図。

【図４】擬似的な3次元パターンの傾斜例を示す図。

【図５】本発明を用いてウェーハ上の欠陥を観察する例
を示した図。

【図６】擬似的な3次元パターンを傾斜させるためのボ
タンを示す図。

【図７】擬似的な3次元パターンをマウスを用いて傾斜
させるための方法を説明した図。

【図８】あらかじめ決められた傾斜量を一覧表示する例
を示した図。

【図９】ユーザが登録した傾斜量を一覧表示する例を示
した図。

【図１０】擬似的な３次元パターンとウェーハを組み合
わせて表示する例を示した図。

【図１１】図１０の表示例を示す図。

【符号の説明】

2…傾斜ステージ、3…被測定物、4…２次電子検出器、2
0…制御コンピュータ、 30…表示手段、31…擬似的な3
次元パターン、32…Xスライダ、32…Yスライダ、 35…
被測定物の表示エリア、50…欠陥の例、61〜64…傾斜用
のボタン、70…マウスカーソル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示手段上に疑似的な3次元パターンを
   表示する手段と、前記の擬似的な3次元パターンの傾斜
   を指示する手段と、前記指示手段による傾斜指示により
   擬似的な3次元パターンを傾斜させる手段と、前記の擬
   似的な3次元パターンの傾斜に対応して前記ステージを
   傾斜させる手段とを備えていることを特徴とする荷電粒
   子装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記傾斜指示手段
   は、表示手段中に設けられた疑似スライダであることを
   特徴とする荷電粒子装置。
3. 【請求項３】 請求項１の荷電粒子装置において、少な
   くとも2とおり以上の傾斜量を一覧表示する機能と、前
   記一覧表示手段の任意の傾斜を選択することにより、選
   択した傾斜と同じ方向からの測定が可能なように、傾斜
   ステージを移動させることを特徴とする荷電粒子装置。
4. 【請求項４】 請求項１の荷電粒子装置において、擬似
   的な3次元パターンで、特に擬似的なウェーハを表示す
   ることを特徴とする荷電粒子装置。