JP2006190693A - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明は荷電粒子源より放出された荷電粒子線の焦点を変更する手段と、前記試料の荷電粒子線の照射個所で得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器と、当該荷電粒子検出器から出力される信号の内、前記荷電粒子線が合焦した部分の信号に基づいて前記荷電粒子線源方向から見た試料の2次元像を合成する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置を提供する。
【選択図】図4
Description
[実施例1]
図3は、本発明が解決する問題点である焦点変動を説明するための図である。半導体試料上にコンタクトホールがある場合、走査電子顕微鏡では、電子ビームの焦点を半導体試料表面に合わせると、アスペクト比の高いコンタクトホール底面では焦点がずれることになる。また、その反対にコンタクトホール底面に焦点を合わせると試料表面では焦点がずれてしまう。現在、走査型電子顕微鏡装置で行われている自動焦点機能では、この様な局所的な焦点変動へ対処することはできず、結局、自動焦点機能で算出してくる焦点位置は試料表面もしくは平均的な位置になってしまう。
ΔxyBi,j=ΔxBi,j+ΔyBi,j
ΔxAi,j=|Ai,j−Ai+n,j|,ΔxBi,j=|Bi,j
−Bi+n,j|
ΔyAi,j=|Ai,j−Ai,j+n|,ΔxBi,j=|Bi,j
−Bi,j+n|
501で作成した微分絶対値画像を焦点合致の評価基準とするが、ノイズの影響を抑制するために502で平滑化を施す。503で2画像のどちらに焦点が合っているかを評価し合成画像の作成を行う。ここで、焦点合致の評価方法は、式2に基づき行われる。502で平滑化した2枚の微分絶対値画像の同一座標の画素値を比較し、大きい画素値を持つ元画像の画素に焦点が合っていると判定する。
合成画像Ci,jは、Ai,jとBi,jの焦点合致部分が合成された画像となる。図5では、2枚の画像を合成する場合であるが、n枚の画像においては連続する2枚に対して逐次処理していくことで同様の処理を行うことができる。
1103の合成画像となる。
/([ΔA]i,j+[ΔB]i,j) (式3) 図7は、本発明の焦点合致部分の抽出と合成画像作成を実施する別の処理フローである。701,702で図5の501,502と同様に微分絶対値画像の作成とその画像の平滑化を行う。次に、703で2画像のどちらに焦点が合っているかを評価し合成画像の作成を行う。ここで、焦点合致の評価方法は、式4に基づき行われる。702で平滑化した2枚の微分絶対値画像の同一座標の画素値を比較し、比較した画素値の比率に重み付けを行い元画像の画素値を合成する。図5と図6の中間的な方法である。重み付け係数kが1であると図6の方法であり、1より大きくなる程、図5の方法に近づく。
Ci,j=(k×Ai,j×[ΔA]i,j+Bi,j×[ΔB]i,j)
/(k×[ΔA]i,j+[ΔB]i,j) (式4) [ΔA]i,j<[ΔB]i,j
Ci,j=(Ai,j×[ΔA]i,j+k×Bi,j×[ΔB]i,j)
/([ΔA]i,j+k×[ΔB]i,j)
図6,図7は、2枚の画像を合成する場合であるがn枚の画像においては、n枚の画像の同一座標の微分絶対値、もしくはソーベルフィルタを施した画素値を比較し、その中で一番大きなものと2番目のものに対して同様の処理を行えば良い。
[実施例2]
図8は、本発明の一実施例である画像取得と焦点合致部分の抽出と合成画像の作成を並列に行う処理フローである。813は焦点位置つまり電子レンズの励磁電流を時間経過とともに変化させる過程を表わしている。
810のΔG2をもとに811で微分絶対値の大きい方の元画像の画素値を画素とする画像S2を次の合成のために作成する。ここで、810のΔG2をもとに、812の合成画像F2を作成し、F1に連続して表示される。つまり、次の画像取得時には一つ前までに取得した画像の合成画像が完成し表示を行うことになる。同様の繰り返しで、撮影,合成処理,表示を並列に実行していくことで、リアルタイムに合成画像を表示することができる。またこのように並列処理することで焦点補正にかかる制御時間を短くすることができ、自動焦点補正制御を高速化することが可能になる。
[実施例3]
図14は、本発明実施例装置の表示装置112の表示例を示す図である。当該表示例は半導体ウェハに形成されたコンタクトホールの合成処理像を表示したものである。本実施例で採用される装置は図1で説明した構成とほぼ同じであり、先にした説明は省略する。
[実施例4]
図9は、本発明の合成処理画像をリアルタイムに表示する場合の表示例である。901は、逐次合成されていく画像をワークステーション等の表示モニター上に分割して表示していき、その経過が比較的に分かるようにした表示例である。902は、モニター上に合成されていく画像の最新のものが1枚だけ表示される例である。また、これらの画像を観察しながら、必要とする部分の焦点があった画像が得られた時に図1の制御用計算機111に接続される入力手段113からの入力により画像取得から表示までの一連の動作を止める機能を備えている。
[実施例5]
図10は、本発明の合成画像を使い測長を行う場合の実施例である。半導体の形状を測長する機能を有する走査電子顕微鏡に本発明の合成画像を作成する機能を搭載することでその機能を使用し、合成画像上で形状の測定が可能となる。
[実施例6]
図12は、本発明の合成画像上の任意の2点間の高さ方向の違いをその画素の元画像が撮影された時の励磁電流の差から算出する場合の概略図である。1201の合成画像上の2点、g1とg2間の高さ方向の距離を求める場合は、その画素が1202の元画像のどこに存在したかを調べる。g1が元画像の2に存在し、g2が元画像の5に存在した場合、図13の励磁電流と焦点距離の関係から元画像2の励磁電流に対応する焦点距離d2と元画像5の励磁電流に対応する焦点距離d5の間隔Δdからg1とg2の2点間の高さ方向の距離を算出できる。
1401によってg1,g2を指定できるようにすれば、オペレータは例えばコンタクトホールの像を観察しつつ、試料表面とコンタクトホール底を指定することができ、これによってコンタクトホールの深さを測定することが可能になる。
[実施例7]
図18は、本発明の一実施例である同時に検出された異種信号を使い焦点合致度を判定した合成処理の概略図である。走査型電子顕微鏡装置の場合、同時に検出できる異種の信号として2次電子と反射電子がある。通常のSEM画像は、2次電子を使用しているが、試料の別の情報を得るために反射電子を使用する場合がある。
2001から2014は、図1の101から114に対応する。電子ビーム2014は、走査コイル2005によって試料2002上を走査され、試料2002から発せられた複数の異種電子、例えば2次電子と反射電子は、2次電子が検出器2003で検出され、反射電子が2015で検出される。検出器2003及び2015からの信号S1がAD変換器2007に入力されてデジタル信号S2へと変換される。
Claims (13)
- 荷電粒子源と、当該荷電粒子源より放出された電子線を試料上で走査する走査偏向器と、前記荷電粒子源より放出された荷電粒子線の焦点を段階的に変更する手段と、前記試料の荷電粒子線の照射個所で得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器と、当該荷電粒子検出器から出力される信号を焦点毎に記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体から焦点の合った部分の信号を選択的に読み出し、当該読み出した信号に基づいて前記荷電粒子線の光軸と垂直な方向に広がる2次元像を構築する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子源と、当該荷電粒子源より放出された荷電粒子線を試料上で走査する走査偏向器と、前記荷電粒子源より放出された荷電粒子線の焦点を段階的に変更する手段と、前記試料の荷電粒子線の照射個所で得られる電子を検出する荷電粒子検出器と、当該荷電粒子検出器から出力される信号を前記段階的に変更される焦点毎に記憶する複数のフレームメモリと、当該複数のフレームメモリの同じアドレスの信号値を比較し、その中で高いフォーカス評価値を示す信号を選択し、当該信号をアドレス毎に配列して試料像を形成する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子線の焦点を調節する手段と、前記電子線の照射によって試料像を構築する走査荷電粒子顕微鏡において、調節された焦点毎に得られる試料像を記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された試料像の特定領域を選択的に読み出す手段と、当該読み出し手段によって読み出された異なる焦点の領域を組み合わせて、前記荷電粒子線の光軸と垂直な方向に広がる2次元像を構築する手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子源と、当該荷電粒子源より放出された荷電粒子線を試料上で走査する走査偏向器と、前記荷電粒子源より放出された荷電粒子線の焦点を段階的に変更する手段と、前記試料の荷電粒子線の照射個所で得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器と、当該荷電粒子検出器から出力される信号を焦点毎に記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体から焦点の合った部分の信号を選択的に読み出し、当該読み出した信号に基づいて前記荷電粒子線の光軸と垂直な方向に広がる2次元像の合成し、当該合成を前記荷電粒子線の焦点を変更する処理に並行して行う手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項4において、前記合成の過程を表示する表示手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項5において、前記荷電粒子線の前記試料に対する照射を外部から停止する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子線の焦点を調節する手段と、前記荷電粒子線の試料上への走査に基づいて試料像を構築する荷電粒子線装置において、調節された焦点毎に得られる試料像を記憶する記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された試料像の特定領域を選択する手段と、当該選択手段によって選択された領域の試料像を異なる焦点の試料像、或いは他の像に置換する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線を試料に収束して照射するレンズと、前記荷電粒子線の照射個所で得られる二次荷電粒子を検出する検出器と、当該検出器で得られた荷電粒子に基づいて試料像を表示する表示装置と、当該表示装置に表示される試料像の特定位置毎の荷電粒子線照射方向の位置情報を記憶する手段と、表示装置の表示画面上の任意の個所を指定する指定手段と、前記指定手段によって指定された少なくとも2つの個所の位置情報に基づいて、両者間の前記荷電粒子線照射方向の距離を算出する手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子線の焦点を調節する手段と、前記荷電粒子線の試料上への走査に基づいて試料像を構築する手段と、当該試料像に基づいて、前記試料上の観察対象の寸法測定を実行する手段とを備えた荷電粒子線装置において、調節された焦点毎に得られる複数の試料像を記憶する記憶媒体と、前記複数の試料像から特定の試料像を選択し、当該選択された試料像の中の或る一定以上のフォーカス評価値を示す画素を試料像として形成する手段と、当該手段によって形成された試料像に基づいて前記寸法測定を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
- 荷電粒子源と、当該荷電粒子源より放出された荷電粒子線を試料上で走査する走査偏向器と、前記荷電粒子源より放出された荷電粒子線の焦点を変更する手段と、前記試料の荷電粒子線の照射個所で得られる複数の異種荷電粒子を検出する複数の荷電粒子検出器と、当該荷電粒子検出器から出力される信号の内、前記荷電粒子線が合焦した部分の信号に基づいて前記荷電粒子線源方向から見た試料の2次元像を合成する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項10において、前記荷電粒子検出器から出力される信号を異なる焦点毎に記憶し、当該記憶された信号の中から焦点合致度を示す任意の特徴量を算出し、当該特徴量を異なる焦点の信号の同じ座標間で比較し、当該比較に基づいて前記2次元像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項10において、前記複数の荷電粒子検出器によって同時に検出される複数の異種信号を異なる焦点毎に記憶し、当該記憶された複数の異種信号の内の一つから焦点合致度を示す任意の特徴量を算出し、当該特徴量を異なる焦点の信号の同じ座標間で比較し、当該比較に基づいて、検出された他の種類の信号からなる前記2次元像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項10において、特徴量比較において、比較が良好に行えない場合、検出された別の異種信号を比較し、当該比較に基づいて前記2次元像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置。
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JP2006101398A JP2006190693A (ja) | 1999-07-09 | 2006-04-03 | 荷電粒子線装置 |
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Cited By (2)
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US11355304B2 (en) | 2018-06-14 | 2022-06-07 | Hitachi High-Tech Corporation | Electronic microscope device |
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2006
- 2006-04-03 JP JP2006101398A patent/JP2006190693A/ja active Pending
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