JP2005322423A - 電子顕微鏡装置およびそのシステム並びに電子顕微鏡装置およびそのシステムを用いた寸法計測方法 - Google Patents
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Abstract
電子顕微鏡装置の装置間に存在する、あるいは、時間経過によって生ずる調整しきれない分解能の差によって生じる計測値の差を低減する電子顕微鏡装置および寸法計測方法を提供することにある。
【解決手段】
分解能(プローブ径)異なる電子顕微鏡装置による同一基準試料の電子線画像からプローブ径の違いによって生じる電子線画像の変化を補正するオペレータを予め求めておき、これを作用させて補正することによって、同一プローブ径による電子線画像と等価な補正計測用電子線画像を生成し、これを寸法計測に用いる。
【選択図】 図1
Description
また、特開平11−40096号公報(特許文献1)には、電子ビーム装置において、焦点ずれ演算器によって試料像のフーリエスペクトルから焦点ずれ量に対応する特徴周波数を求め、ビーム分布発生器でその特徴周波数に対応する焦点ずれビーム分布関数を生成し、デコンボリューション演算器によって一次元像メモリに記憶された試料像から上記焦点ずれビーム分布関数を除去し、この除去された試料像に対して測長演算器で寸法測定することが記載されている。
まず、電子顕微鏡装置(SEM)システムの第1の実施の形態について図1〜図5を用いて説明する。図1は、1号機〜n号機の電子顕微鏡装置(SEM)10(1)〜10(n)がネットワーク600で接続され、例えば装置間をサーバ(データステーション)500が制御する第1の実施の形態を示す概略構成図である。図2は、第1の実施の形態の概略構成を示す斜視図である。10(1)〜10(3)は1〜3号機の電子顕微鏡装置(SEM)を示し、10(k)はk号機の電子顕微鏡装置(SEM)を示し、10(n)はn号機の電子顕微鏡装置(SEM)を示す。各電子顕微鏡装置は、本体部(電子光学系)200と、2次電子検出器206で検出した画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換器207と、記憶装置301及び表示装置302を接続した画像処理部300と、全体を制御する主制御部(図示せず)とから構成される。なお、主制御部は、画像処理部300の一部を実行してもよい。また、主制御部は、上記記憶装置301及び表示装置302を接続しても良い。
はじめに、本発明に係る基本的な実施の形態について説明する。プローブ径=0による基準対象物の基準電子線画像をi0(x,y)とすると、プローブ径p1(x,y)による基準電子線画像i1(x,y)は次の(1)式のように、i0(x,y)とp1(x,y)のコンボリューションにより表される。
次に、プローブ径の差異の検出方法について説明する。プローブ径(分解能)を直接計測する手段はないため、プローブ径の差異の検出は電子線画像の違いにより検出せざるを得ない。従来から行われているのは、金粒子の蒸着試料などを用い、電子線画像上で視認できる最小のギャップサイズを測ることが行われている。サイズが小さいほど、分解能が高い(=プローブ径が小さい)ことになる。この方法には、粒子間隔の定義があいまいであること、測定者の主観が入るなどの問題点があるため、画像処理により分解能を定量化する方法もいくつか提案されている。
基準装置1号機のプローブ径に相当する電子線画像をk号機10(k)の電子線画像mk(x,y)から生成する第1の実施の形態の場合について図1〜図3を用いて説明する。処理の流れは、上記「基本的な実施の形態」で述べたのと同様である。予め、図3にk号機用の演算オペレータ生成時で示すように、基準試料を用いて、1号機の電子線画像取得部311で基準サンプルの基準電子線画像i1(x,y)(プローブ径p1に相当)を取得し(S31)、k号機の電子線画像取得部311で基準サンプルの基準電子線画像ik(x,y)(プローブ径pkに相当)を取得し(S32)、電子線画像のプローブ径の差異を、プローブ径差異検出部501において上記「プローブ径の差異の検出方法」により調べ(S33)、演算オペレータ生成部502において1号機のプローブ径よりk号機のプローブ径の法が大きい場合には上記(5)式に従って演算オペレータdPkaを算出し、k号機のプローブ径より1号機のプローブ径の方が大きい場合には上記(7)式に従って演算オペレータdPkbを算出してk号機の記憶装置301に記憶しておく(S34)。
次に、電子顕微鏡装置(SEM)の第2の実施の形態について図6〜図8を用いて説明する。図6は、電子顕微鏡装置(SEM)10の第2の実施の形態を示す概略構成図である。第2の実施の形態において、第1の実施の形態と相違する点は、基準時期(t=t0)におけるプローブ径に相当する基準試料から取得される基準電子線画像を、一定期間(t=t’)を経てプローブ径が変化した場合の基準試料から取得される基準電子線画像から生成する点であり、主制御部400にプローブ径差異検出部(分解能差異検出部:分解能変化検出部)501と演算オペレータ生成部502を有することにある。勿論、プローブ径差異検出部501と演算オペレータ生成部502とは、演算処理部300内に設けても良いし、第1の実施の形態と同様に、サーバ500内に設けてもよい。
基準時期(t=t0)におけるプローブ径に相当する基準サンプルの基準電子線画像を、一定期間(t=t’)を経てプローブ径が変化した場合の基準サンプルの基準電子線画像から生成する第2の実施の形態の場合について図6〜図8を用いて説明する。
Claims (7)
- 試料上に集束した一次電子ビームを2次元走査し、試料から放出される二次電子または/および反射電子を検出して得られる電子線画像を用いて試料上のパターン寸法を計測する電子顕微鏡装置であって、
前記電子顕微鏡装置において基準試料を用いて分解能変化前の基準電子線画像と分解能変化後の基準電子線画像を取得する基準電子線画像取得部と、
該基準電子線画像取得部で取得された分解能変化前の基準電子線画像と分解能変化後の基準電子線画像とを基に分解能の変化を検出する分解能変化検出部と、
該分解能変化検出部で検出された電子顕微鏡装置の分解能の変化に基いて計測用電子線画像を補正する演算オペレータを生成する演算オペレータ生成部と、
前記電子顕微鏡装置において前記分解能変化後に計測用試料から計測用電子線画像を取得する計測用電子線画像取得部と、
該計測用電子線画像取得部で取得された計測用電子線画像を前記演算オペレータ生成部で生成された演算オペレータを用いて補正して補正計測用電子線画像を得る演算オペレータ作用部と、
該演算オペレータ作用部で得られた補正計測用電子線画像を用いてパターン寸法を計測する計測部とを備えたことを特徴とする電子顕微鏡装置。 - 試料上に集束した一次電子ビームを2次元走査し、試料から放出される二次電子または/および反射電子を検出して得られる電子線画像を用いて試料上のパターン寸法を計測する複数の電子顕微鏡装置を備えた電子顕微鏡装置システムであって、
前記複数の内、基準電子顕微鏡装置及び計測用電子顕微鏡装置において基準試料を用いて基準電子線画像を取得する基準電子線画像取得部と、
該基準電子線画像取得部で取得された基準電子顕微鏡装置及び計測用電子顕微鏡装置毎の基準電子線画像を基に基準電子顕微鏡装置と計測用電子顕微鏡装置との間の分解能の差異を検出する分解能差異検出部と、
該分解能差異検出部で検出された基準電子顕微鏡装置と計測用電子顕微鏡装置との間の分解能の差異に基いて前記計測用電子顕微鏡装置で取得される計測用電子線画像を補正する演算オペレータを生成する演算オペレータ生成部と、
前記計測用電子顕微鏡装置において計測用試料から計測用電子線画像を取得する計測用電子線画像取得部と、
該計測用電子線画像取得部で取得された計測用電子線画像を前記演算オペレータ生成部で生成された演算オペレータを用いて補正して補正計測用電子線画像を得る演算オペレータ作用部と、
該演算オペレータ作用部で得られた補正計測用電子線画像を用いてパターン寸法を計測する計測部とを備えたことを特徴とする電子顕微鏡装置システム。 - 前記演算オペレータ作用部及び前記計測部は、前記計測用電子顕微鏡装置に備えたことを特徴とする請求項2記載の電子顕微鏡装置システム。
- 前記分解能差異検出部及び前記演算オペレータ生成部は、前記複数の電子顕微鏡装置にネットワークで接続されたデータステーションに設けたことを特徴とする請求項2記載の電子顕微鏡装置システム。
- 試料上に集束した一次電子ビームを2次元走査し、試料から放出される二次電子または/および反射電子を検出して得られる電子線画像を用いて試料上のパターン寸法を計測する電子顕微鏡装置において、
前記電子顕微鏡装置において基準試料を用いて基準時期における基準電子線画像と前記基準時期から所定期間を経た後の基準電子線画像を取得する基準電子線画像取得部と、
該基準電子線画像取得部で取得された前記基準時期における基準電子線画像と前記基準時期から所定期間を経た後の基準電子線画像とを基に分解能の経時変化を検出する分解能経時変化検出部と、
該分解能経時変化検出部で検出された分解能の経時変化に基いて計測用電子線画像を補正する演算オペレータを生成する演算オペレータ生成部と、
前記電子顕微鏡装置において前記基準時期から所定期間を経た後に計測用試料から計測用電子線画像を取得する計測用電子線画像取得部と、
該計測用電子線画像取得部で取得された計測用電子線画像を前記演算オペレータ生成部で生成された演算オペレータを用いて補正して補正計測用電子線画像を得る演算オペレータ作用部と、
該演算オペレータ作用部で得られた補正計測用電子線画像を用いてパターン寸法を計測する計測部とを備えたことを特徴とする電子顕微鏡装置。 - 試料上に集束した一次電子ビームを2次元走査し、試料から放出される二次電子または/および反射電子を検出して得られる電子線画像を用いて試料上のパターン寸法を計測する複数の電子顕微鏡装置を備えた電子顕微鏡装置システムを用いた寸法計測方法であって、
予め、前記複数の内、基準電子顕微鏡装置及び計測用電子顕微鏡装置において基準試料を用いて基準電子線画像を取得し、該取得された基準電子顕微鏡装置及び計測用電子顕微鏡装置毎の基準電子線画像を基に基準電子顕微鏡装置と計測用電子顕微鏡装置との間の分解能の差異を検出し、該検出された基準電子顕微鏡装置と計測用電子顕微鏡装置との間の分解能の差異に基いて前記計測用電子顕微鏡装置で取得される計測用電子線画像を補正する演算オペレータを生成する演算オペレータ生成ステップと、
前記計測用電子顕微鏡装置において計測用試料から計測用電子線画像を取得する計測用電子線画像取得ステップと、
該計測用電子線画像取得ステップで取得された計測用電子線画像を前記演算オペレータ生成部で生成された演算オペレータを用いて補正して補正計測用電子線画像を得る演算オペレータ作用ステップと、
該演算オペレータ作用ステップで得られた補正計測用電子線画像を用いてパターン寸法を計測する計測ステップとを有することを特徴とする電子顕微鏡装置システムを用いた寸法計測方法。 - 試料上に集束した一次電子ビームを2次元走査し、試料から放出される二次電子または/および反射電子を検出して得られる電子線画像を用いて試料上のパターン寸法を計測する電子顕微鏡装置を用いた寸法計測方法であって、
前記電子顕微鏡装置において基準試料を用いて基準時期における基準電子線画像と前記基準時期から所定期間を経た後の基準電子線画像を取得し、該取得された前記基準時期における基準電子線画像と前記基準時期から所定期間を経た後の基準電子線画像とを基に分解能の経時変化を検出し、該検出された分解能の経時変化に基いて計測用電子線画像を補正する演算オペレータを生成する演算オペレータ生成ステップと、
前記電子顕微鏡装置において前記基準時期から所定期間を経た後に計測用試料から計測用電子線画像を取得する計測用電子線画像取得ステップと、
該計測用電子線画像取得ステップで取得された計測用電子線画像を前記演算オペレータ生成部で生成された演算オペレータを用いて補正して補正計測用電子線画像を得る演算オペレータ作用ステップと、
該演算オペレータ作用ステップで得られた補正計測用電子線画像を用いてパターン寸法を計測する計測ステップとを有することを特徴とする電子顕微鏡装置を用いた寸法計測方法。
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