JP2007324044A - Scanning charged particle beam device, image display method of same, and scanning microscope - Google Patents
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Description
本発明は、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行えるようにするのに好適な走査型荷電粒子線装置、その像表示方法、および走査型顕微鏡に関する。 The present invention relates to a scanning charged particle beam apparatus, an image display method therefor, and a scanning microscope that are suitable for facilitating the adjustment for reducing the influence of image disturbance due to vibration and reducing the influence of image disturbance due to vibration. About.
走査型荷電粒子線装置としては、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)、走査透過電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)、イオンビーム加工装置などがある。また、これらを利用した装置としては、走査型トンネル顕微鏡がある。 Examples of the scanning charged particle beam apparatus include a scanning electron microscope (SEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), and an ion beam processing apparatus. An apparatus using these is a scanning tunneling microscope.
走査電子顕微鏡では、試料上でプローブとしての電子ビームを走査し、この走査にともなって試料から発生した2次電子などを検出している。 In a scanning electron microscope, an electron beam as a probe is scanned on a sample, and secondary electrons generated from the sample are detected along with this scanning.
走査透過電子顕微鏡では、試料にプローブとしての電子ビームを走査し、この走査にともなって、試料を透過してきた電子を検出している。 In a scanning transmission electron microscope, an electron beam as a probe is scanned on a sample, and electrons transmitted through the sample are detected along with this scanning.
イオンビーム加工装置は、イオンビームを細く絞り、試料面上の望む位置に照射して、試料を加工できる装置であり、試料表面をイオンビームで走査することにより、イオン衝突時に発生する2次電子量を検出して表面形状を顕微観察もできる。例えば、収束イオンビーム装置(FIB:Focused Ion Beam)の走査イオン顕微鏡(SIM:Scanning Ion Microscope)機能がある。 The ion beam processing apparatus is a device that can narrow the ion beam and irradiate a desired position on the sample surface to process the sample. By scanning the surface of the sample with the ion beam, secondary electrons generated at the time of ion collision are generated. The surface shape can be microscopically observed by detecting the amount. For example, there is a scanning ion microscope (SIM) function of a focused ion beam apparatus (FIB).
走査型トンネル顕微鏡では、試料とプローブとなる探針を極めて短い距離接近させ、両者を相対的に2次元的に走査して、探針に流れる電流を検出し、この検出電流に基づいて像の表示を行っている。 In a scanning tunneling microscope, a sample and a probe as a probe are brought close to each other at a very short distance, and both are relatively two-dimensionally scanned to detect a current flowing through the probe. Display is in progress.
走査型荷電粒子線装置およびこれらを利用した装置は、装置内外部の磁場振動、機械的振動、音波、電圧、電流の振動の影響で、電子線などのプローブや試料が振動を受けることにより観察画像に揺れや曲がりが生じる。また、鮮明な画像を得るために画像積算を行った観察画像では、観察画像がぼやけて解像度が劣化するといった像障害が発生する。 Scanning charged particle beam devices and devices using these devices are observed when probes or samples such as electron beams are vibrated due to the effects of magnetic field vibrations, mechanical vibrations, sound waves, voltages, and current vibrations inside and outside the device. Shake or bend in the image. Further, in an observation image obtained by performing image integration in order to obtain a clear image, an image failure such that the observation image is blurred and resolution is deteriorated occurs.
一般的には、これらの振動による影響を低減するために、電磁的シールドや機械的シールド、除振機構などを施し振動の影響を低減させる方法が行われている。 In general, in order to reduce the influence of these vibrations, an electromagnetic shield, a mechanical shield, a vibration isolation mechanism, or the like is applied to reduce the influence of vibration.
また、別の方法として、磁場振動、機械的振動、音波の振動を測定して、観察画像や加工に障害が発生しないように、これらの振動を打ち消すような振動を発生させるキャンセラーや、走査偏向器や別に設けた偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正する方法が考案されている。 Another method is to measure magnetic field vibrations, mechanical vibrations, and vibrations of sound waves, so that the observed images and processing are not obstructed. A method has been devised in which an electron beam is deflected by a deflector or a separately provided deflector so as to eliminate bending in the observed image.
そして、このような補正のための調整を容易にする方法として、水平走査信号の周期を振動の周期や、その整数倍に同期させて走査領域に対して受ける振動の位相を合わせることで振動による揺れを静止する方法、あるいは、水平走査方向を振動の方向にあわせて回転させて振動が連続した波状になるようにして見やすくする方法が考案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記の調整を容易にする方法では、振動を受けている方向が分かりにくく、また、振動を受けている方向と大きさ(振動量)を同時に知ることができない問題があった。このため、像障害が見やすくなるように走査の方向を変える方法では、縦方向と横方向の直線パターンを有する試料が必要であり、その場所への視野合わせと、縦方向や横方向または振動の方向にあわせて走査方向を切り替えるというステップが必要で、走査方向の切替えと像障害低減調節を交互に行ったり、繰り返したりすることで調整ステップが増え、調整に時間がかかるといったことが問題であった。 However, in the method for facilitating the adjustment, there is a problem that it is difficult to determine the direction in which vibration is received, and the direction and magnitude (vibration amount) in which vibration is received cannot be known at the same time. For this reason, the method of changing the scanning direction so that image obstruction is easy to see requires a sample having a linear pattern in the vertical direction and the horizontal direction. The step of switching the scanning direction according to the direction is necessary, and the problem is that the adjustment step increases by alternately changing or repeating the scanning direction and the image defect reduction adjustment, and the adjustment takes time. It was.
また、微小な振動の影響を評価、調整するときには、観察倍率を大きくしても直線に見える微細で精密な直線パターンを有する特別な試料が必要であった。さらに、直線パターンの微小な曲がりで判断するため目視では確認しづらく、評価、調整作業も負担がかかるものであった。加えて、直線パターンにもいくらかの曲がりがあることから、曲がりが、振動による曲がりかパターンによる曲がりかを区別するのは、目視でも画像処理でも判断しづらいものであった。このように、従来の方法では、評価、調整ステップ数や精度の点での前記のような問題があった。 Further, when evaluating and adjusting the influence of minute vibrations, a special sample having a fine and precise linear pattern that looks straight even when the observation magnification is increased is required. Furthermore, since the judgment is based on a slight bend of the linear pattern, it is difficult to confirm visually, and the evaluation and adjustment operations are burdensome. In addition, since there are some bends in the linear pattern, it is difficult to determine whether the bend is a bend caused by vibration or a pattern by visual observation or image processing. As described above, the conventional method has the above-described problems in terms of the number of evaluation and adjustment steps and accuracy.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行えるようにするのに好適な走査型荷電粒子線装置、その像表示方法、および走査型顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is suitable for making it easy to make an adjustment to reduce the influence of image disturbance due to vibration and to evaluate the effect of vibration. An object of the present invention is to provide a charged particle beam device, an image display method thereof, and a scanning microscope.
本発明は、同じ視野に対して、所定周期(例えば、振動による像揺れの周期)の中で前半の半周期(第1の期間)と後半の半周期(第2の期間)との異なる期間に取得した画像同士を比較することで、振動によって像が揺れる方向と大きさを同時に表示することを特徴とする。 In the present invention, different periods of a first half cycle (first period) and a second half period (second period) within a predetermined period (for example, a period of image shaking due to vibration) for the same field of view. By comparing the acquired images with each other, the direction and size of the image swaying by vibration are displayed at the same time.
表示方法には、像揺れの周期の前半の半周期(第1の期間)の画像と、後半の半周期(第2の期間)の画像を重ねて表示し、比較できるように表示することである。例えば、正弦波状の揺れでは、第1の期間と第2の期間の画像を重ねて表示し、比較するものである。 In the display method, an image of the first half period (first period) of the image shaking period and an image of the second half period (second period) are displayed in an overlapping manner so that they can be compared. is there. For example, in sinusoidal shaking, images of the first period and the second period are displayed in a superimposed manner and compared.
また、振動の影響を受けた前記2つの画像のずれが大きくなるように走査の所定周期を変化させることで、振動の周波数(または振動の周期)を特定することを特徴とする。 In addition, the frequency of vibration (or the period of vibration) is specified by changing a predetermined scanning period so that a shift between the two images affected by the vibration becomes large.
本発明によれば、同一の視野で所定周期の前半の半周期と後半の半周期との画像を表示することができるので、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to display an image of the first half cycle and the second half cycle of a predetermined cycle in the same field of view. Therefore, in order to reduce the influence of image failure due to vibration and the effect of image failure due to vibration. Can be easily adjusted.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
《第1の実施の形態》
本実施の形態では、画像を取得する期間を、正弦波状の像揺れにおいて1周期の中の前半の半周期(第1の期間)と後半の半周期(第2の期間)であるようにし、それぞれの画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにした例を説明する。また、像揺れを低減する調整方法として、振動を検出した検出信号に基づいて、走査偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正する方法の例を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<< First Embodiment >>
In the present embodiment, the period for acquiring an image is set to be a first half period (first period) and a second half period (second period) in one period in sinusoidal image fluctuation, An example will be described in which images can be displayed in odd and even fields of interlaced scanning display so that the differences between the images can be compared. As an adjustment method for reducing image shake, an example of a method for correcting an electron beam with a scanning deflector so as to eliminate bending in an observation image based on a detection signal that detects vibration will be described.
図1は、本発明の走査電子顕微鏡の一例を示す構成図である。プローブとして電子ビームである電子線EBを使用している。電子銃1から発生した電子線EBは、収束レンズ2で細く収束され、偏向器4で2次元的に走査偏向され、対物レンズ3で試料ステージ6上の試料7に焦点を合わせられる。電子線EBは、偏向器4により偏向され試料7上の所望の微小領域に照射される。走査電子顕微鏡は、試料7の表面近傍から発生する二次電子や反射電子などの荷電粒子を検出器5により検出し、偏向器4の走査偏向に同期して、検出した信号の強度を画像表示器17に表示することにより、ビームを照射した微小領域の形状を反映したSEM(Scanning Electron Microscope)像による拡大観察ができる。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a scanning electron microscope of the present invention. An electron beam EB that is an electron beam is used as a probe. The electron beam EB generated from the
走査信号発生部13で発生した走査信号は、偏向器駆動部12に送られる。偏向器4は、走査信号に従って駆動され、電子線EBがラスタ走査される。検出器5により検出された検出信号は、増幅器14によって増幅されたのち、画像処理部15は、走査信号発生部13に同期させて、増幅された検出信号によって試料像を形成し、画像表示器17に表示する。画像メモリ16では、画像処理部15で形成した試料画像を保存し、保存された画像は、画像演算や画像表示に利用される。
The scanning signal generated by the scanning
走査電子顕微鏡には、加速度計などの振動検出器8が設けられている。像に障害を与える振動を振動検出器8で検出され、振動測定器18は、振動の波形形状や周波数などを解析し、その情報が制御部11に送られる。走査信号発生部13では、走査の周期を調整できるように構成され、振動の周期などの情報に基づいて振動の所定周期に関連した走査信号を発生させることもできるように制御される。また、走査信号発生部13では、偏向器駆動部12を介して偏向器4に出力する操作信号に、振動による像揺れを補正するような信号を重畳できるように構成され、振動の波形や周波数などの情報に基づいて振動を補正するように制御される。所定周期とは、像揺れの原因となっている外乱成分の周期である。例えば、商用電源の商用周波数およびその整数倍がある。
The scanning electron microscope is provided with a
本発明の原理を明確にするため、最初に比較例による原理を説明する。
図2は、比較例による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。ここでは、1画面分に相当する垂直走査信号の周期を、振動周期に同期させた例を示す。
In order to clarify the principle of the present invention, the principle of the comparative example will be described first.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing vibration waveforms and scanning timing according to a comparative example. Here, an example is shown in which the period of the vertical scanning signal corresponding to one screen is synchronized with the vibration period.
図3は、比較例による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。図3(a)では、縦パターンの直線パターンに対し、横方向の振動がある場合を示している。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、直線パターンが、垂直走査信号の1周期で振動波形の形状を反映して曲がって表示される。垂直走査を振動の周期に同期させているため、観察領域中でいつも同じ位置が同じように曲がり揺れが静止して見えている。この縦パターンの例では、縦パターンに対して横方向に振動を受けた場合で、縦パターンが横方向に曲がって見えている。しかし、図3(b)に示すように、縦パターンに対して縦方向の振動に対してはパターンが曲がって見えない。このように必ずしも、比較例によっては振動の影響を確認することができない。このため、その対処法として、縦方向の振動については、図3(c)に示すように、横方向のパターンの位置に視野を移動し、走査方向を90°回転することでパターンが曲がって見えるので、縦方向の振動の影響を確認している。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an image affected by vibration according to a comparative example. FIG. 3A shows a case where there is a vibration in the horizontal direction with respect to the straight line pattern of the vertical pattern. When not affected by vibration, a linear pattern is obtained. When affected by vibration, the linear pattern is bent and reflected in the shape of the vibration waveform in one cycle of the vertical scanning signal. . Since the vertical scanning is synchronized with the period of vibration, the same position is always bent in the same area in the observation region, and the shaking appears to be stationary. In this example of the vertical pattern, the vertical pattern appears to bend in the horizontal direction when it receives vibration in the horizontal direction with respect to the vertical pattern. However, as shown in FIG. 3B, the pattern does not appear to bend with respect to vibration in the vertical direction with respect to the vertical pattern. Thus, the influence of vibration cannot always be confirmed depending on the comparative example. Therefore, as a countermeasure, for vertical vibration, as shown in FIG. 3C, the field of view is moved to the position of the horizontal pattern, and the pattern is bent by rotating the scanning direction by 90 °. Since it is visible, the influence of vibration in the vertical direction is confirmed.
図4は、本実施の形態による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。ここでは1画像を取得する期間に相当する垂直走査信号の周期を、正弦波状の振動において1周期の中の前半の半周期(第1の期間)と後半の半周期(第2の期間)であるようにした例を示す。それぞれの画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにした。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing a vibration waveform and scanning timing according to the present embodiment. Here, the period of the vertical scanning signal corresponding to the period for acquiring one image is defined as the first half period (first period) and the second half period (second period) in one period in the sinusoidal vibration. Here is an example. Images can be displayed in the odd and even fields of the interlaced scanning display so that the differences between the images can be compared.
図5は、本実施の形態による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。図5(a)では、縦パターンの直線パターンに対し、横方向の振動を受けた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の1周期により、振動波形の1周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して曲がって表示されている。また、1周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に曲がって表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。縦パターンの例では、縦パターンに対して横方向に振動を受けた場合で、縦パターンが横方向に曲がって見えている。しかし、縦方向の振動に対しては、パターンが曲がって見えないので振動の影響を確認することができない。このため、縦方向の振動については、横パターンを使用して、縦方向の振動を検討する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an image affected by vibration according to the present embodiment. FIG. 5A shows a case where a horizontal vibration is applied to a vertical linear pattern. When not affected by vibration, a linear pattern is obtained, but when affected by vibration, the period of the first half of the vibration waveform is influenced by one period of the vertical scanning signal. The image is displayed in an odd field, and the straight line pattern is bent and reflecting the vibration. In addition, an image when it is affected by vibration in the latter half of one cycle is displayed in the even field, and the linear pattern reflects the vibration and is bent in the direction opposite to that in the first half. When each image is displayed in the odd field and the even field of the interlaced scanning display, both fields are displayed as if they are superimposed. In the example of the vertical pattern, when the vertical pattern is subjected to vibration in the horizontal direction, the vertical pattern appears to bend in the horizontal direction. However, since the pattern is bent and cannot be seen with respect to the vibration in the vertical direction, the influence of the vibration cannot be confirmed. For this reason, with respect to the vibration in the vertical direction, the vibration in the vertical direction is examined using a horizontal pattern.
図5(b)に示すように、比較例と同様に横方向のパターンの位置に視野を移動し、走査方向を90°回転することで横パターンの縦方向の振動を確認することができる。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の1周期により、振動波形の1周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して曲がって表示されている。また、1周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に曲がって表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。横パターンの例では、横パターンに対して縦方向に振動を受けた場合で、横パターンが縦方向に曲がって見えている。 As shown in FIG. 5B, the vertical vibration of the horizontal pattern can be confirmed by moving the visual field to the position of the horizontal pattern and rotating the scanning direction by 90 ° as in the comparative example. When not affected by vibration, a linear pattern is obtained, but when affected by vibration, the period of the first half of the vibration waveform is influenced by one period of the vertical scanning signal. The image is displayed in an odd field, and the straight line pattern is bent and reflecting the vibration. In addition, an image when it is affected by vibration in the latter half of one cycle is displayed in the even field, and the linear pattern reflects the vibration and is bent in the direction opposite to that in the first half. When each image is displayed in the odd field and the even field of the interlaced scanning display, both fields are displayed as if they are superimposed. In the example of the horizontal pattern, when the horizontal pattern is subjected to vibration in the vertical direction, the horizontal pattern appears to bend in the vertical direction.
図5(c)では、円形パターンに対し、横方向の振動をうけた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、円形パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の1周期により、振動波形の1周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して中心から右側に表示されている。また、1周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に中心から左側に表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。図5(c)では、円形パターンが、図面の左右に振動していることが確認できる。 FIG. 5C shows a case where a horizontal vibration is applied to the circular pattern. When not affected by vibration, a circular pattern can be obtained, but when affected by vibration, one cycle of the vertical scanning signal is affected by vibration in the first half of the vibration waveform. The image is displayed in the odd field, and the circular pattern is displayed on the right side from the center reflecting the vibration. In addition, an image when the second half of the cycle is affected by the vibration is displayed in the even field, and the circular pattern reflects the vibration and is displayed on the left side from the center in the opposite direction to the first half. When each image is displayed in the odd field and the even field of the interlaced scanning display, both fields are displayed as if they are superimposed. In FIG.5 (c), it can confirm that the circular pattern vibrates to the right and left of drawing.
図5(d)では、円形パターンに対し、右斜め方向の振動を受けた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、円形パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の1周期により、振動波形の1周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して中心から右斜め上側に表示されている。また、1周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に中心から左斜め下側に表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。図5(d)では、円形パターンが、図面の右斜め方向に振動していることが確認できる。 FIG. 5D shows a case where the circular pattern is subjected to vibration in the diagonally right direction. When not affected by vibration, a circular pattern can be obtained, but when affected by vibration, one cycle of the vertical scanning signal is affected by vibration in the first half of the vibration waveform. An image is displayed in an odd field, and a circular pattern is displayed on the upper right side from the center reflecting vibration. In addition, the image when it is affected by the vibration of the second half of one cycle is displayed in the even field, and the circular pattern is displayed diagonally to the left from the center in the opposite direction to that of the first half, reflecting the vibration. . When each image is displayed in the odd field and the even field of the interlaced scanning display, both fields are displayed as if they are superimposed. In FIG.5 (d), it can confirm that the circular pattern is vibrating in the diagonally right direction of drawing.
図5に示したように、パターンが、初めから直線パターンまたは円形パターンである場合は、比較例による振動の影響を受けた画像においても振動の方向を認識することができるが、パターン形状が判明していない場合は、画像から振動を受けているのか否かを判定することができない。また、パターンが微細になると、直線パターンが湾曲していた場合、振動による画像の湾曲であるか否かを判定することができない。これに対し、本発明による振動の影響を受けた画像においては、奇数フィールドの画像と、偶数フィールドの画像が異なることにより、振動による画像の揺れであることを判定することができる。すなわち、図5(a),図5(b)では、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像を観察することにより、直線パターンの揺れが振動による画像の揺れであると判定することができる。また、図5(c),図5(d)では、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像を観察することにより、円形パターンの揺れが振動による画像の揺れであると判定することができる。また、図5(c),図5(d)に示したように、直線パターンでないパターン、例えば、円形パターンの画像を判定することにより、振動を受けている方向と大きさを同時に認識することができる。 As shown in FIG. 5, when the pattern is a linear pattern or a circular pattern from the beginning, the direction of vibration can be recognized even in an image affected by vibration according to the comparative example, but the pattern shape is found. If not, it cannot be determined whether or not the image is vibrated. Further, when the pattern becomes fine, when the linear pattern is curved, it cannot be determined whether or not the image is curved due to vibration. On the other hand, in the image affected by the vibration according to the present invention, it is possible to determine that the image is shaken due to vibration because the image of the odd field is different from the image of the even field. That is, in FIG. 5A and FIG. 5B, by observing the odd field image and the even field image, it can be determined that the fluctuation of the linear pattern is the fluctuation of the image due to the vibration. Further, in FIGS. 5C and 5D, by observing the odd-numbered field image and the even-numbered field image, it can be determined that the swing of the circular pattern is the swing of the image due to the vibration. Further, as shown in FIGS. 5C and 5D, the direction and the size of the vibration are simultaneously recognized by determining a pattern that is not a linear pattern, for example, a circular pattern image. Can do.
以下、動作について説明する。
図6は、外乱による試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。像に障害を与える振動を振動検出器8で検出され、振動測定器18は、外乱の振動周期を検知し、振動周期を所定周期に設定する(ステップS31)。制御部11は、所定周期の半周期に垂直走査信号を同期するように、走査信号発生部13に指示する。指示を受けた走査信号発生部13は、所定周期に基づいて走査信号を発生する(ステップS32)。
The operation will be described below.
FIG. 6 is a flowchart showing a method for reducing the fluctuation of the sample image due to disturbance. The vibration that causes an obstacle to the image is detected by the
画像処理部15は、走査信号発生部13に同期させて、増幅器14によって増幅された検出器信号によって試料像を形成する。画像処理部15は、画像表示器17に、外乱の振動による像揺れの周期のうちの前半の半周期(第1の期間)と後半の半周期(第2の期間)に取得した画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示する(ステップS33)。奇数フィールドと偶数フィールドの画像は、それぞれの画像が識別できるように異なる色で表示することが好ましい。
The
画像処理部15は、第1の期間と第2の期間の識別しやすい特定のパターンの重心位置を検出し、その重心位置を比較することにより、像揺れの中心を求め、像揺れの方向と大きさを像揺れ情報として求める。画像処理部15は、求めた像揺れの中心座標、方向、および大きさの像揺れ情報を、画像表示器17に表示する(ステップS34)。ここでは、特定パターンの位置として重心位置としているが、中心位置としてもよい。
The
制御部11は、画像処理部15で求めた像揺れの大きさが所定値以内かを判定する(ステップS35)。像揺れの大きさが所定値以内であれば、処理を終了する。像揺れの大きさが所定値以内でなければ、ステップS36に進む。
The
制御部11は、像揺れ情報に基づいて、観察画像での像揺れが小さくなるように、走査信号発生部13に、走査信号の補正を指示する。指示を受けた走査信号発生部13は、走査信号に、像揺れの方向と大きさを考慮して、像揺れを小さくするように、補正した走査信号を発生する(ステップS36)。画像処理部15は、走査信号発生部13に同期させて、増幅器14によって増幅された検出器信号によって試料像を形成し、補正後の画像を表示する(ステップS37)。
Based on the image shake information, the
なお、ステップS35の像揺れの大きさが所定値以内か否かの判定は、走査電子顕微鏡の操作者(検査員)が、画像表示器17に表示された画像を目視で判断してもよい。この場合、ステップS36で像揺れ情報を参照して、操作者が、入力装置(図示していない)から、制御部11に像揺れの方向と大きさを入力し、走査信号の補正を指示する。また、操作者が像揺れの画像の確認の必要がない場合、制御部11による画像表示器17への像表示(ステップS33)、および像揺れ情報の表示(ステップS34)を省略してもよい。
Note that the determination of whether or not the magnitude of the image shake in step S35 is within a predetermined value may be made by the operator (inspector) of the scanning electron microscope visually determining the image displayed on the
本実施の形態によれば、第1の期間と第2の期間の画像が比較し表示するため、制御部11あるいは操作者は、振動を受けている方向と大きさの像揺れ情報を得ることができる。このため、制御部11あるいは操作者は、振動の影響を低減するように調整を行うことにより、比較例で実施していた縦方向と横方向の調整を別々に行うことによるパターン間の移動や走査方向の切替えを行わずに調整ができる。
According to the present embodiment, since the images of the first period and the second period are compared and displayed, the
また、本実施の形態によれば、縦方向、横方向の直線パターンも不要で、回路パターンのうち識別しやすい特定のパターンの像揺れを画像処理あるいは観察することにより、像揺れの評価、管理、調整が簡易化できる。 In addition, according to the present embodiment, vertical and horizontal linear patterns are unnecessary, and image fluctuation evaluation and management are performed by image processing or observation of image fluctuations of a specific pattern that is easy to identify among circuit patterns. Adjustment can be simplified.
さらに、本実施の形態によれば、表示したパターンの直線性などではなく、同じ視野の画像同士のずれを比較するので、微小な揺れも認識しやすくなり、また、精密に直線加工した試料も必要なく、画像認識でも目視でも容易に精密な評価、管理、調整ができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the deviation of images in the same field of view is compared rather than the linearity of the displayed pattern, it is easy to recognize minute fluctuations, and a sample that has been precisely linearly processed is also available. It is not necessary, and precise evaluation, management, and adjustment can be easily performed by image recognition or visual inspection.
本実施の形態では、振動の周期の中の像揺れの周期のうちの異なる期間(第1の期間および第2の期間)に取得した画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにしたが、それぞれの画像を重ねた画像を、それぞれの画像と2画像が重なった部分を色で区別して表示してもよい。このように、色で識別することにより、振動を受けている方向と大きさがわかりやすくなる。 In the present embodiment, the images are displayed in an interlaced scan display so that the difference between images acquired in different periods (first period and second period) of the period of image shaking in the period of vibration can be compared. Although the display can be performed in the odd field and the even field, an image obtained by superimposing the respective images may be displayed by distinguishing a portion where each image and the two images overlap with each other by color. Thus, by identifying by color, it becomes easy to understand the direction and magnitude of vibration.
さらに、試料像の揺れを低減する調整方法として、本実施の形態では振動を検出した検出信号に基づいて偏向器4で電子線EBを偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正していたが、偏向器4とは別の振動対策用偏向器で電子線EBを偏向して補正するようにしてもよい。これによれば、振動がないときは、偏向器4により試料7をスキャンしており、振動が認識できた場合に、振動対策用偏向器を起動することにより、画像の揺れを防止することができる。
Further, as an adjustment method for reducing the shake of the sample image, in this embodiment, the deflector 4 deflects the electron beam EB based on the detection signal that detects the vibration so that the bending in the observation image is eliminated. However, the electron beam EB may be deflected and corrected by a vibration countermeasure deflector different from the deflector 4. According to this, when there is no vibration, the
試料像の揺れを低減する調整方法として、振動を検出した検出信号に基づいて、前記像揺れ情報を求め、走査偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正していたが、観察画像や加工に障害が発生しないように、前記像揺れ情報に基づいて、これらの振動を打ち消すような振動を発生させるキャンセラーで補正してもよい。 As an adjustment method to reduce the fluctuation of the sample image, the image fluctuation information is obtained based on the detection signal that detects the vibration, and the electron beam is deflected by the scanning deflector so that the bending in the observation image is eliminated. However, it may be corrected by a canceller that generates vibrations that cancel out these vibrations based on the image shake information so that no trouble occurs in the observed image or processing.
《第2の実施の形態》
図7は、外乱の振動周期を特定後に試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。図6のステップS31では、像に障害を与える振動を振動検出器8で検出され、振動測定器18は、外乱の振動周期を求めている。しかしながら、像揺れの原因になっている外乱成分の周期が明確でない場合がある。この場合、振動周期として、所定周期を推定する必要がある。第2の実施の形態では、所定周期を、取得した画像から振動周期を推定することに特徴がある。図7は、図6のフローチャートと比較して、ステップS31をステップS41に変更した場合である。同一動作のステップについては、同一番号を付している。
<< Second Embodiment >>
FIG. 7 is a flowchart showing a method for reducing the fluctuation of the sample image after specifying the vibration period of the disturbance. In step S31 of FIG. 6, vibration that impedes the image is detected by the
制御部11は、外乱の振動周期を、振動周期スイープ解析により求める(ステップS41)。振動周期スイープ解析とは、第1の期間と第2の期間の画像のずれが、走査の所定周期を変化させることにより、像揺れが大きくなる周期を求め、かつ、像揺れの動きが静止する振動周期を求めることである。例えば、所定周期を20ms(周波数50Hz)〜5ms(周波数200Hz)の間で変化させる。画像処理部15は、走査信号発生部13に同期させて、増幅器14によって増幅された検出器信号によって試料像を形成し、第1の期間と第2の期間の識別しやすい特定のパターンの重心位置を検出し、その重心位置を比較する。この比較結果より、像揺れの中心を求め、像揺れの方向と大きさを像揺れ情報として求める。設定された所定周期の範囲内で、この像揺れの大きさが大きく、かつ、像の重心位置が安定した所定周期を求める(ステップS41)。所定周期が求まると、ステップS32に進む。以下、図6と同一内容なので説明は省略する。
The
本実施の形態によれば、外乱の振動周期を、振動周期スイープ解析により求めているので、像揺れの原因になっている外乱成分の周期が明確でない場合にも、外乱の振動周期を推定することができる。 According to the present embodiment, since the vibration period of the disturbance is obtained by vibration period sweep analysis, the vibration period of the disturbance is estimated even when the period of the disturbance component causing the image shake is not clear. be able to.
以上述べた実施の形態では、試料上に走査するプローブとして電子線(電子ビーム)EBを用いた走査型荷電粒子線装置のひとつである走査型顕微鏡について説明した。この走査型顕微鏡には、走査電子顕微鏡(SEM)および走査透過電子顕微鏡(STEM)がある。しかし、走査するプローブとしては、必ずしも電子ビームに限らない。プローブとしては、荷電粒子線であるイオンビームを用いてもよい。この種の走査型顕微鏡には、収束イオンビーム装置(FIB)の走査イオン顕微鏡(SIM)がある。 In the embodiment described above, the scanning microscope which is one of the scanning charged particle beam apparatuses using the electron beam (electron beam) EB as the probe for scanning on the sample has been described. The scanning microscope includes a scanning electron microscope (SEM) and a scanning transmission electron microscope (STEM). However, the scanning probe is not necessarily limited to the electron beam. As the probe, an ion beam that is a charged particle beam may be used. Such a scanning microscope includes a scanning ion microscope (SIM) of a focused ion beam apparatus (FIB).
また、本発明の像揺れを表示する方法は、走査型の類似装置にも同様に適用することができる。例えば、SEMを応用したエネルギー分散型X線分光分析装置(EDX:Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)、半導体パターンなどの測長装置、半導体パターンなどの検査装置があげられる。また、プローブとして、機械的な探針を用いた走査トンネル顕微鏡があげられる。 Further, the method of displaying image fluctuation according to the present invention can be similarly applied to a scanning type similar apparatus. For example, an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) using SEM, a length measuring device such as a semiconductor pattern, and an inspection device such as a semiconductor pattern can be mentioned. A scanning tunneling microscope using a mechanical probe is an example of the probe.
本発明は、生物、材料、半導体集積回路などの観察を行う走査型プローブを利用する走査型顕微鏡、イオンビーム装置および類似装置に利用できる。その他、磁気記録再生ヘッド、光磁気記録再生ヘッド、マイクロマシン(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)などの微細構造利用分野において、ナノメートル〜マイクロメートルオーダーの多層薄膜構造物や微細構造物の検査、分析、製造およびそれに用いる装置に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a scanning microscope, an ion beam device, and similar devices that use a scanning probe for observing living things, materials, semiconductor integrated circuits, and the like. In addition, in the field of microstructural applications such as magnetic recording / reproducing heads, magneto-optical recording / reproducing heads, and micromachines (MEMS), inspection and analysis of multi-layer thin film structures and microstructures on the order of nanometers to micrometers Applicable to manufacturing and equipment used for it.
1 電子銃
2 収束レンズ
3 対物レンズ
4 偏向器
5 検出器
6 試料ステージ
7 試料
8 振動検出器
11 制御部
12 偏向器駆動部
13 走査信号発生部
14 増幅器
15 画像処理部
16 画像メモリ
17 画像表示器
18 振動測定器
EB 電子線
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記画像処理手段は、前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した同一視野の前記試料像の画像を前記表示手段に表示する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線装置。 Scanning means for two-dimensionally scanning the probe on the sample, control means for changing the period of the vertical scanning signal supplied to the scanning means in synchronization with a predetermined half cycle of the vibration measured or estimated, and the sample Detecting means for detecting a signal obtained by scanning the upper probe, image processing means for image processing a sample image obtained in synchronization with deflection of the probe from the signal detected by the detecting means, and Display means for displaying an image processed by the image processing means,
The image processing means displays on the display means an image of the sample image of the same field of view acquired during a period between the first half cycle and the second half cycle of the predetermined cycle. apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the predetermined period is a period of a disturbance component that causes image shaking.
ことを特徴とする請求項2に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning charged particle beam device according to claim 2, wherein the period of the disturbance component is a period of a commercial power source or an integer multiple of a period of the commercial power source.
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型荷電粒子線装置。 2. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the image processing unit superimposes and displays the image of the sample image of the first half cycle and the second half cycle on the display unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型荷電粒子線装置。 2. The image processing unit displays the image of the sample image in the first half cycle and the second half cycle on the display unit as an odd field and an even field in interlaced scanning display. Scanning charged particle beam device.
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型荷電粒子線装置。 The image processing unit superimposes the images of the sample images of the first half cycle and the second half cycle, identifies each image and a common portion of the superimposed images with different colors, and displays them on the display unit. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型荷電粒子線装置。 The image processing means compares the position of a predetermined portion of the image of the sample image in the first half cycle and the second half cycle, and acquires the direction and magnitude of the shake of the sample image. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項7に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning charged particle beam apparatus according to claim 7, wherein the image processing unit displays the direction and magnitude of shaking of the sample image on the display unit.
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の走査型荷電粒子線装置。 9. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 7, wherein the control unit adjusts the predetermined period so that the magnitude of the swing is equal to or greater than a predetermined value.
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の走査型荷電粒子線装置。 The control means superimposes a scanning signal for correcting image shaking caused by vibration on a scanning signal supplied to the scanning means based on the direction and magnitude of shaking of the sample image. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 7 or 8.
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の走査型荷電粒子線装置。 The control means includes an image shake caused by vibration by a vibration preventing means for generating a vibration for canceling a vibration of a disturbance component causing the image shake based on a direction and a magnitude of the shake of the sample image. The scanning charged particle beam device according to claim 7 or 8, wherein
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線装置。 12. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the scanning charged particle beam apparatus is a scanning microscope in which the probe is an electron beam and the electron beam is scanned on a sample. The scanning charged particle beam apparatus described.
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線装置。 12. The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the scanning charged particle beam apparatus is a scanning microscope in which the probe is an ion beam and the ion beam is scanned on a sample. The scanning charged particle beam apparatus described.
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning according to any one of claims 1 to 11, wherein the scanning charged particle beam device is an analysis device that performs energy analysis to detect characteristic X-rays emitted from the sample surface. Type charged particle beam equipment.
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the scanning charged particle beam apparatus is a length measuring apparatus that measures a length from an image of the sample image.
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線装置。 The scanning charged particle beam apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the scanning charged particle beam apparatus is an inspection apparatus that inspects a sample from an image of the sample image.
前記ラスタ走査の垂直走査信号の周期を、測定または推定した振動の所定周期の半周期に同期させ、
前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した前記試料像の画像を表示する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線装置の像表示方法。 In an image display method of a scanning charged particle beam apparatus that raster scans a probe on a sample, supplies a signal obtained based on the scan to a display device, and displays a sample image on the display device.
Synchronizing the period of the vertical scanning signal of the raster scanning with a half period of a predetermined period of vibration measured or estimated,
An image display method for a scanning charged particle beam apparatus, comprising: displaying an image of the sample image acquired during a period between a first half cycle and a second half cycle of the predetermined cycle.
ことを特徴とする請求項17に記載の走査型荷電粒子線装置の像表示方法。 The image display method of the scanning charged particle beam apparatus according to claim 17, wherein the predetermined period is a period of a disturbance component causing image fluctuation.
ことを特徴とする請求項18に記載の走査型荷電粒子線装置の像表示方法。 The image display method of the scanning charged particle beam device according to claim 18, wherein the period of the disturbance component is a period of a commercial power source or an integer multiple of a period of the commercial power source.
前記画像処理手段は、前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した同一視野の前記試料像の画像を前記表示手段に表示し、
前記プローブは、探針とし、前記探針を試料上で走査する
ことを特徴とする走査型顕微鏡。 Scanning means for two-dimensionally scanning the probe on the sample, control means for changing the period of the vertical scanning signal supplied to the scanning means in synchronization with a predetermined half cycle of the vibration measured or estimated, and the sample Detecting means for detecting a signal obtained by scanning the upper probe, image processing means for image processing a sample image obtained in synchronization with deflection of the probe from the signal detected by the detecting means, and Display means for displaying an image processed by the image processing means,
The image processing means displays on the display means an image of the sample image of the same field of view acquired during a period between the first half cycle and the second half cycle of the predetermined cycle,
The probe is a probe, and the probe is scanned over a sample.
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