JP2023043500A - Charged particle beam device and image acquisition method - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線装置および画像取得方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam device and an image acquisition method.
走査電子顕微鏡では、電子線を細く絞って形成された電子プローブで試料を走査し、試料から放出される二次電子や反射電子を検出することで試料像を取得する。 A scanning electron microscope scans a sample with an electron probe formed by narrowing an electron beam, and acquires an image of the sample by detecting secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample.
二次電子は、電子が試料内での非弾性散乱によって試料を構成する原子から励起された電子である。反射電子は、電子が試料に照射された際に散乱の過程で後方散乱したものであり、二次電子と比較して、高いエネルギーを持つ。そのため、二次電子を検出して得られた二次電子像は、試料表面の凹凸などを反映したコントラストが得られ、反射電子を検出して得られた反射電子像は、組成の違いを反映したコントラストが得られる。 Secondary electrons are electrons that are excited from the atoms that make up the sample by inelastic scattering of electrons within the sample. Backscattered electrons are backscattered electrons in the process of scattering when the sample is irradiated, and have higher energy than secondary electrons. Therefore, the secondary electron image obtained by detecting the secondary electrons has a contrast that reflects the unevenness of the sample surface, and the backscattered electron image obtained by detecting the backscattered electrons reflects the difference in composition. good contrast is obtained.
エネルギーフィルターを備えた走査電子顕微鏡では、エネルギーフィルターによって電子をエネルギーで選別し、選別された電子を検出器で検出できる。そのため、1つの検出器で様々な特徴を持った像を取得できる。 In a scanning electron microscope with an energy filter, electrons are energy sorted by the energy filter and the sorted electrons can be detected by a detector. Therefore, images with various characteristics can be acquired with one detector.
例えば、特許文献1には、二次電子と反射電子を分別するエネルギーフィルターを備えた走査電子顕微鏡が開示されている。
For example,
上述したように、二次電子像は、試料表面の凹凸などを反映したコントラストが得られ、反射電子像は、組成の違いを反映したコントラストが得られる。そのため、二次電子像と反射電子像の両方を取得して、2つの像を比較することは、試料の情報を得るうえで重要である。 As described above, the secondary electron image provides a contrast that reflects the unevenness of the sample surface, and the backscattered electron image provides a contrast that reflects the difference in composition. Therefore, acquiring both a secondary electron image and a backscattered electron image and comparing the two images is important in obtaining information about the sample.
本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線で試料を走査するための光学系と、
前記試料から放出された信号をエネルギーで選別するエネルギーフィルターと、
前記エネルギーフィルターで選別された信号を検出する検出器と、
前記光学系に前記荷電粒子線で前記試料の観察領域を走査させて、前記観察領域の画像を取得する制御部と、
を含み、
前記観察領域は、第1領域と、第2領域と、を含み、
前記制御部は、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を第1選別条件とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を前記第1選別条件とは異なる第2選別条件とする。
One aspect of the charged particle beam device according to the present invention is
an optical system for scanning a sample with a charged particle beam;
an energy filter that sorts the signals emitted from the sample by energy;
a detector that detects the signal filtered by the energy filter;
a control unit that causes the optical system to scan an observation area of the sample with the charged particle beam to obtain an image of the observation area;
including
The observation area includes a first area and a second area,
The control unit
when the first region is scanned with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set as the first selection condition;
When scanning the second area with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set to a second selection condition different from the first selection condition.
このような荷電粒子線装置では、観察領域の画像内の第2領域の像は、第1領域の像と
は異なるエネルギーの電子を検出して得られているため、容易に試料の様々な情報を得ることができる。
In such a charged particle beam device, the image of the second area in the image of the observation area is obtained by detecting electrons with energy different from that of the image of the first area, so various information about the specimen can be easily obtained. can be obtained.
本発明に係る画像取得方法の一態様は、
荷電粒子線で試料を走査するための光学系と、
前記試料から放出された信号をエネルギーで選別するエネルギーフィルターと、
前記エネルギーフィルターで選別された信号を検出する検出器と、
を含む荷電粒子線装置における画像取得方法であって、
前記荷電粒子線で前記試料の観察領域を走査して前記観察領域の画像を取得する工程を含み、
前記観察領域は、第1領域と、第2領域と、を含み、
前記画像を取得する工程において、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を第1選別条件とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を前記第1選別条件とは異なる第2選別条件とする。
One aspect of the image acquisition method according to the present invention includes:
an optical system for scanning a sample with a charged particle beam;
an energy filter that sorts the signals emitted from the sample by energy;
a detector that detects the signal filtered by the energy filter;
An image acquisition method in a charged particle beam device comprising
scanning an observation region of the sample with the charged particle beam to obtain an image of the observation region;
The observation area includes a first area and a second area,
In the step of acquiring the image,
when the first region is scanned with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set as the first selection condition;
When scanning the second area with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set to a second selection condition different from the first selection condition.
このような画像取得方法では、観察領域の画像内の第2領域の像は、第1領域の像とは異なるエネルギーの電子を検出して得られているため、容易に試料の様々な情報を得ることができる。 In such an image acquisition method, since the image of the second region in the image of the observation region is obtained by detecting electrons with energy different from that of the image of the first region, various information about the sample can be easily obtained. Obtainable.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the scope of the invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.
また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を照射して試料の観察を行う走査電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以外の荷電粒子線(イオン等)を照射して試料の観察を行う装置であってもよい。 Further, hereinafter, a scanning electron microscope that observes a sample by irradiating an electron beam will be described as an example of the charged particle beam device according to the present invention. It may be an apparatus that observes a sample by irradiating it with a charged particle beam (ion or the like).
1. 走査電子顕微鏡
まず、本発明の一実施形態に係る走査電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る走査電子顕微鏡100の構成を示す図である。
1. Scanning Electron Microscope First, a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
走査電子顕微鏡100は、電子プローブで試料Sを走査し、試料Sから放出された二次電子や反射電子を検出し、試料像を取得する装置である。
The
走査電子顕微鏡100は、電子銃10と、光学系20と、試料ステージ30と、第1検出器40と、第2検出器42と、エネルギーフィルター50と、制御部60と、操作部70と、表示部72と、記憶部74と、を含む。
The
電子銃10は、電子線を放出する。電子銃10は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線を放出する。
The
光学系20は、電子銃10から放出された電子線を細く絞って電子プローブを形成し、当該電子プローブで試料Sを走査する。光学系20は、コンデンサーレンズ22と、対物レンズ24と、走査コイル26と、を含む。
The
コンデンサーレンズ22は、電子銃10から放出された電子線を集束する。コンデンサーレンズ22によって、電子プローブの径や、プローブ電流を制御できる。対物レンズ24は、試料S上で電子線を収束して電子プローブを形成する。走査コイル26は、電子線を2次元的に偏向させる。コンデンサーレンズ22および対物レンズ24で電子線を細く絞ることによって電子プローブを形成し、走査コイル26で電子線を偏向させることによって電子プローブで試料S上を走査できる。
A
なお、図示はしないが、光学系20は、非点収差を補正するための非点収差補正装置を含む。また、光学系20は、コンデンサーレンズ22、対物レンズ24、および走査コイル26以外のレンズや、絞りなどの光学素子を含んでいてもよい。
Although not shown, the
第1検出器40は、対物レンズ24の上方に配置されている。第1検出器40は、エネルギーフィルター50とコンデンサーレンズ22の間に配置されている。
The
第2検出器42は、対物レンズ24の上方に配置されている。第2検出器42は、エネルギーフィルター50と対物レンズ24の間に配置されている。
A
走査電子顕微鏡100では、試料Sから放出された電子が対物レンズ24の漏洩磁場によって対物レンズ24内に吸い上げられ、対物レンズ24の磁場に拘束されて光軸に沿って上方に導かれる。そのため、第1検出器40および第2検出器42は、対物レンズ24の上方に配置されている。第1検出器40および第2検出器42は、試料Sから放出された電子を検出する。
In the
エネルギーフィルター50は、第1検出器40と第2検出器42の間に配置されている。エネルギーフィルター50は、試料Sから放出された電子をエネルギーで選別する。エネルギーフィルター50は、例えば、特定のエネルギーを持った二次電子のみ、あるいは反射電子のみを透過させたり、遮断させたりすることができる。エネルギーフィルター50は、複数の電極で構成されている。エネルギーフィルター50は、印加される電圧に応じて、第1検出器40に入射する電子および第2検出器42に入射する電子を選別できる。
An
操作部70は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を制御部60に出力する。操作部70の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどの入力機器により実現することができる。
The
表示部72は、制御部60によって生成された画像を表示する。表示部72には、走査電子顕微鏡100で取得された画像や、GUI(Graphical User Interface)が表示さ
れる。表示部72の機能は、LCD、CRT、操作部70としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。
The
記憶部74は、各種制御を行うためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部74は、制御部60のワーク領域としても機能する。記憶部74の機能は、ハードディスク、RAM(Random Access Memory)などにより実現できる。
The
制御部60は、電子銃10、光学系20、試料ステージ30、第1検出器40、第2検出器42、およびエネルギーフィルター50を制御する。
A
制御部60は、電子銃10に印加される加速電圧を供給する高圧電源110を制御する。これにより、電子を加速するための加速電圧を制御できる。制御部60は、コンデンサーレンズ制御回路122を介してコンデンサーレンズ22を制御する。
The
制御部60は、走査コイル制御回路126を介して走査コイル26を制御する。走査コイル制御回路126は、例えば、走査信号を発生させ、当該走査信号を走査コイル26に供給する。これにより、電子プローブで試料Sを走査できる。また、制御部60は、第1検出器40から出力された検出信号を走査信号と同期させて、試料像を得る。同様に、制御部60は、第2検出器42から出力された検出信号を走査信号と同期させて、試料像を得る。
The
制御部60は、対物レンズ制御回路124を介して対物レンズ24を制御する。これにより、フォーカスを制御できる。
The
制御部60は、エネルギーフィルター制御回路150を介してエネルギーフィルター50を制御する。エネルギーフィルター制御回路150は、制御部60からの印加電圧の情報を含む制御信号に基づいてエネルギーフィルター50に印加される電圧を制御する。
The
制御部60の機能は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。
The functions of the
2. 動作
2.1. 第1動作例
(1)画像取得方法
走査電子顕微鏡100では、エネルギーフィルター50の選別条件を変更することによって第1検出器40で検出される電子をエネルギーで選別できる。エネルギーフィルター50では、エネルギーフィルター50に印加される電圧を変更することによって、選別条件を変更できる。
2. Operation 2.1. First Operation Example (1) Image Acquisition Method In the
図2は、エネルギーフィルター50の印加電圧をV=+300Vに設定し、第1検出器40を用いて電子を検出した場合の試料像である。図3は、エネルギーフィルター50の印加電圧を-1000Vに設定し、第1検出器40を用いて電子を検出した場合の試料像である。試料Sは、ニッケルメッシュ上の異物であり、入射電圧1kVとした。
FIG. 2 is a sample image when electrons are detected using the
エネルギーフィルター50の印加電圧を+300Vに設定した場合、主に二次電子が第1検出器40に入射する。そのため、図2に示す試料像では、主に試料Sの凹凸を反映したコントラストが得られている。これに対して、エネルギーフィルター50の印加電圧を-1000Vに設定した場合、主に反射電子が第1検出器40に入射する。そのため、図3に示す試料像では、主に組成を反映したコントラストが得られている。
When the applied voltage of the
走査電子顕微鏡100では、電子プローブで試料Sの観察領域を走査して当該観察領域の画像を取得する際に、ユーザーが指定した領域においてエネルギーフィルター50の印加電圧を変更できる。
In the
図4は、走査電子顕微鏡100における画像取得方法を説明するための図である。図4に示す矢印は、試料S上における電子プローブの軌跡を示している。図4には、互いに直交する2つの軸として、X軸およびY軸を図示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining an image acquisition method in the
図4に示すように、走査電子顕微鏡100では、試料Sの観察領域Aを電子プローブでラスタースキャンする。すなわち、電子プローブをX方向に移動させてX方向に走査線Lを引くこと、走査線Lを引く位置をY方向に移動させることを繰り返すことで、観察領域Aを走査する。
As shown in FIG. 4, in the
例えば、ユーザーが操作部70を介して観察領域A内から、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更する第2領域A2を指定する。これにより、観察領域Aは、指定された第2領域A2を除いた第1領域A1と、第2領域A2と、に分けられる。ここでは、第2領域A2は、第1領域A1に囲まれている。
For example, the user designates the second area A2 in which the voltage applied to the
この場合、電子プローブで第1領域A1を走査するときは、エネルギーフィルター50の選別条件を第1選別条件とし、電子プローブで第2領域A2を走査するときは、エネルギーフィルター50の選別条件を第1選別条件とは異なる第2選別条件とする。すなわち、電子プローブで第1領域A1を走査するときは、エネルギーフィルター50の印加電圧を第1電圧とし、電子プローブで第2領域A2を走査するときはエネルギーフィルター50の印加電圧を第1電圧とは異なる第2電圧とする。これにより、観察領域Aの画像I2において、第2領域A2の像を、第1領域A1の像とは異なるエネルギーの電子で得られた像にできる。したがって、画像I2の第1領域A1に相当する領域B1と第2領域A2に相当する領域B2では、試料Sの異なる特性が強調される。
In this case, when scanning the first area A1 with the electron probe, the selection condition of the
エネルギーフィルター50の印加電圧が変更されると、電子線の軸、フォーカス、非点収差、明るさなどの光学条件がずれる。そのため、走査電子顕微鏡100では、電子プローブで第1領域A1を走査するときは光学系20を第1光学条件とし、電子プローブで第2領域A2を走査するときは、光学系20を第1光学条件とは異なる第2光学条件とする。すなわち、電子プローブで第1領域A1を走査するときは、エネルギーフィルター50の印加電圧を第1電圧とし、かつ、光学系20の光学条件を第1光学条件とする。また、電子プローブで第2領域A2を走査するときは、エネルギーフィルター50の印加電圧を第2電圧とし、かつ、光学系20の光学条件を第2光学条件とする。
When the voltage applied to the
ここで、光学条件は、電子線の軸の条件、フォーカスの条件、非点収差の条件、明るさの条件を含む。第1光学条件は、エネルギーフィルター50の印加電圧を第1電圧とした場合に、電子線の軸、フォーカス、非点収差、明るさなどが調整された状態となる光学条件である。また、第2光学条件は、エネルギーフィルター50の印加電圧を第2電圧とした場合に、電子線の軸、フォーカス、非点収差、明るさなどが調整された状態となる光学条件である。
Here, the optical conditions include electron beam axis conditions, focus conditions, astigmatism conditions, and brightness conditions. The first optical condition is an optical condition in which the electron beam axis, focus, astigmatism, brightness, etc. are adjusted when the voltage applied to the
エネルギーフィルター50の印加電圧の情報および光学条件の情報は、記憶部74にあらかじめ記憶されている。エネルギーフィルター50の印加電圧の情報と光学系20の光学条件は、関連づけられて記憶部74に記憶されている。
Information on the voltage applied to the
電子線の軸、フォーカス、非点収差、および明るさの調整は、自動調整機能を用いて行うことができる。そのため、エネルギーフィルター50の印加電圧に応じた光学条件は、
自動調整機能を用いて得ることができる。例えば、エネルギーフィルター50に第1電圧を印加し、自動軸調整機能、自動焦点合わせ(オートフォーカス)機能、自動非点収差補正機能、自動コントラスト輝度調整機能を用いて光学系20の調整を行う。この結果、第1光学条件の情報を得ることができる。
Adjustments for electron beam axis, focus, astigmatism, and brightness can be made using the automatic adjustment function. Therefore, the optical conditions according to the voltage applied to the
It can be obtained using the automatic adjustment function. For example, a first voltage is applied to the
図5は、第2領域A2の拡大図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the second area A2.
走査線Lは、第1領域A1および第2領域A2を跨ぐ。電子プローブが第1領域A1から第2領域A2に移る際に、エネルギーフィルター50の印加電圧および光学系20の光学条件が変更される。
The scanning line L straddles the first area A1 and the second area A2. When the electron probe moves from the first area A1 to the second area A2, the voltage applied to the
例えば、同一走査線L上において、電子プローブが第1領域A1の測定点P1から測定点P1と隣り合う第2領域A2の測定点P2に移動すると、電子プローブによる観察領域Aの走査が停止し、エネルギーフィルター50の印加電圧が第1電圧から第2電圧に変更され、光学系20の光学条件が第1光学条件から第2光学条件に変更される。
For example, when the electron probe moves from the measurement point P1 in the first area A1 to the measurement point P2 in the second area A2 adjacent to the measurement point P1 on the same scanning line L, scanning of the observation area A by the electron probe stops. , the voltage applied to the
電子プローブが第2領域A2の測定点P3から測定点P3と隣り合う第1領域A1の測定点P4に移動すると、電子プローブによる観察領域Aの走査が停止し、エネルギーフィルター50の印加電圧が第2電圧から第1電圧に変更され、光学系20の光学条件が第2光学条件から第1光学条件に変更される。
When the electron probe moves from the measurement point P3 in the second area A2 to the measurement point P4 in the first area A1 adjacent to the measurement point P3, scanning of the observation area A by the electron probe stops, and the voltage applied to the
このように、走査電子顕微鏡100では、電子プローブが第1領域A1から第2領域A2に移動する場合、および電子プローブが第2領域A2から第1領域A1に移動する場合に、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更する処理および光学系20の光学条件を変更する処理が行われる。
Thus, in the
図6は、観察領域内の一部の領域においてエネルギーフィルター50の印加電圧を変更して取得した試料像である。
FIG. 6 shows sample images acquired by changing the voltage applied to the
図6に示す枠内の領域は、主に二次電子を検出して得られた像であり、主に組成を反映したコントラストが得られている。また、枠外の領域は、主に反射電子を検出して得られた像であり、主に試料Sの凹凸を反映したコントラストが得られる。このように試料Sの凹凸を反映したコントラストが得られた画像の一部に、組成を反映したコントラストの画像が得られるため、1つの画像で試料Sの凹凸の情報および試料Sの組成の情報を得ることができる。 The area within the frame shown in FIG. 6 is an image mainly obtained by detecting secondary electrons, and the contrast mainly reflecting the composition is obtained. The area outside the frame is an image obtained mainly by detecting backscattered electrons, and a contrast mainly reflecting the unevenness of the sample S is obtained. In this way, an image with contrast reflecting the composition of the sample S is obtained in a part of the image in which the contrast reflecting the unevenness of the sample S is obtained. can be obtained.
(2)処理
図7は、制御部60の画像取得処理の一例を示すフローチャートである。
(2) Processing FIG. 7 is a flow chart showing an example of image acquisition processing of the
制御部60は、ユーザーが撮影開始指示を行ったか否かを判定する(S100)。表示部72には、GUIが表示されており、ユーザーが操作部70を介してGUIを操作することによって、観察領域Aの指定や、第2領域A2の指定、撮影開始指示、印加電圧の設定等を行うことができる。制御部60は、GUIで観察領域Aおよび第2領域A2を指定する操作の後、撮影開始ボタンを押す操作が行われた場合にユーザーが撮影開始指示を行ったと判定する。
The
制御部60は、ユーザーが撮影開始指示を行ったと判定した場合(S100のYes)、エネルギーフィルター50に第1電圧を印加する(S102)。エネルギーフィルター50に第1電圧を印加することで、例えば、エネルギーフィルター50において二次電子が選別される。
When the
制御部60は、記憶部74に記憶されたテーブルから、ユーザーが設定した印加電圧の情報を読み出し、設定された印加電圧がエネルギーフィルター50に印加されるようにエネルギーフィルター制御回路150を制御する。テーブルには、例えば、エネルギーフィルター50の印加電圧と、その印加電圧をエネルギーフィルター50に印加したときに第1検出器40で検出される電子のエネルギー帯と、が関連付けて記憶されている。
The
次に、制御部60は、光学系20を調整する(S104)。制御部60は、自動軸調整機能、自動焦点合わせ機能、自動非点収差補正機能、自動コントラスト輝度調整機能を用いて光学系20の調整を行う。そして、制御部60は、自動調整後の光学系20の光学条件(第1光学条件)を記憶部74に記憶する。なお、記憶部74には、あらかじめエネルギーフィルター50に第1電圧が印加されたときの光学条件の情報が記憶されており、制御部60は、この光学条件を読み出して、光学系20を制御してもよい。
Next, the
制御部60が処理S102および処理S104を行うことによって、エネルギーフィルター50に第1電圧が印加され、光学系20の光学条件が第1光学条件となる。
By performing processing S102 and processing S104 by the
制御部60は、光学系20に、電子プローブによる観察領域Aの走査を開始させる(S106)。これにより、図4に示す観察領域Aのラスタースキャンが開始される。
The
電子プローブで観察領域Aの走査が開始されると、試料Sから電子が放出され、放出された電子はエネルギーフィルター50でエネルギー選別され、選別された二次電子が第1検出器40で検出される。制御部60は、第1検出器40における電子の検出結果(電子の強度)と走査信号に基づく電子プローブの位置情報を記憶部74に記憶させる。
When the electron probe starts scanning the observation area A, electrons are emitted from the sample S, the energy of the emitted electrons is selected by the
制御部60は、電子プローブによる観察領域Aの走査が開始されると、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更するか否かを判定する(S108)。制御部60は、電子プローブが第1領域A1から第2領域A2に移動するとき、または、電子プローブが第2領域A2から第1領域A1に移動するときに、印加電圧を変更すると判定する。
When the electron probe starts scanning the observation area A, the
制御部60は、印加電圧を変更しないと判定した場合(S108のNo)、観察領域Aの全体が走査されたか否かを判定する(S110)。
When the
制御部60は、観察領域Aの全体が走査されていないと判定した場合(S110のNo)、電子プローブによる観察領域Aの走査を継続する。
If the
制御部60は、電子プローブが測定点P1から測定点P2に移動して印加電圧を変更すると判定した場合(S108のYes)、測定点P2において電子プローブによる観察領域Aの走査を停止し、エネルギーフィルター50に第2電圧を印加する(S102)。エネルギーフィルター50に第2電圧を印加することで、例えば、エネルギーフィルター50において反射電子が選別される。
When the
次に、制御部60は、自動軸調整機能、自動焦点合わせ機能、自動非点収差補正機能、自動コントラスト輝度調整機能を用いて光学系20の調整を行う(S104)。そして、制御部60は、自動調整後の光学系20の光学条件(第2光学条件)を記憶部74に記憶する。
Next, the
制御部60が処理S102および処理S104を行うことによって、エネルギーフィルター50に第2電圧が印加され、光学系20の光学条件が第2光学条件となる。
By the
制御部60は、光学系20に、電子プローブによる観察領域Aの走査を再開させる(S106)。これにより、第2領域A2の走査が開始される。
The
制御部60は、観察領域Aの全体が走査されるまで、処理S102、処理S104、処理S106、処理S108、処理S110を繰り返して、電子プローブで観察領域Aを走査する。なお、第1光学条件および第2光学条件が記憶部74に記憶された後は、処理S104では、自動調整機能を用いずに、記憶部74に記憶された第1光学条件および第2光学条件を用いて、光学系20を調整する。
The
制御部60は、観察領域Aの全体が走査されたと判定した場合(S110のYes)、画像取得処理を終了する。この結果、図4に示す画像I2を取得できる。制御部60は、取得した画像I2を表示部72に表示させる。
When the
2.2. 第2動作例
(1)画像取得方法
走査電子顕微鏡100では、自動で、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更して、エネルギーの異なる電子を検出して得られた複数の画像を取得できる。
2.2. Second Operation Example (1) Image Acquisition Method The
図8は、エネルギーの異なる電子を検出して得られた第1画像I2-1~第N画像I2-Nを示す図である。ただし、Nは2以上の整数である。 FIG. 8 is a diagram showing the first image I2-1 to the N-th image I2-N obtained by detecting electrons with different energies. However, N is an integer of 2 or more.
走査電子顕微鏡100では、図8に示すように、第1画像I2-1~第N画像I2-Nを自動で取得できる。第1画像I2-1~第N画像I2-Nは、例えば、エネルギーフィルター50の印加電圧を徐々に上昇させて取得された画像である。すなわち、第2画像I2-2を取得したときのエネルギーフィルター50の印加電圧は、第1画像I2-1を取得したときのエネルギーフィルター50の印加電圧よりも大きく、第3画像I2-3を取得したときのエネルギーフィルター50の印加電圧は、第2画像I2-2を取得したときのエネルギーフィルター50の印加電圧よりも大きい。
As shown in FIG. 8, the
なお、各画像を取得するときのエネルギーフィルター50の印加電圧は、任意に設定可能である。例えば、制御部60が、印加電圧の範囲と画像取得数Nから、各画像を取得するときの印加電圧を決定してもよい。
The voltage applied to the
走査電子顕微鏡100では、第1画像I2-1~第N画像I2-Nを自動で取得できるため、例えば、所望の特性の画像が得られる印加電圧を容易に決定できる。
Since the
(2)処理
図9は、制御部60の画像取得処理の一例を示すフローチャートである。
(2) Processing FIG. 9 is a flow chart showing an example of image acquisition processing of the
制御部60は、ユーザーが撮影開始指示を行ったか否かを判定する(S200)。表示部72には、GUIが表示されており、ユーザーが操作部70を介してGUIを操作することによって、観察領域Aの指定や、撮影開始指示、印加電圧の設定等を行うことができる。制御部60は、GUIで観察領域Aおよび各画像におけるエネルギーフィルター50の印加電圧を設定する操作の後、撮影開始ボタンを押す操作が行われた場合にユーザーが撮影開始指示を行ったと判定する。ここでは、第M画像(Mは1~Nの数)を取得するときのエネルギーフィルター50の印加電圧が第M電圧に設定されたものとする。
The
制御部60は、ユーザーが撮影開始指示を行ったと判定した場合(S200のYes)、エネルギーフィルター50に第1電圧を印加する(S202)。制御部60は、記憶部74から第1画像I2-1を取得するときの印加電圧の情報である第1電圧を読み出して
、エネルギーフィルター50に第1電圧が印加されるようにエネルギーフィルター制御回路150を制御する。
When the
次に、制御部60は、光学系20を調整する(S204)。制御部60は、自動軸調整機能、自動焦点合わせ機能、自動非点収差補正機能、自動コントラスト輝度調整機能を用いて光学系20の調整を行う。なお、記憶部74には、あらかじめエネルギーフィルター50に第1電圧が印加されたときの光学条件である第1光学条件の情報が記憶されており、制御部60は、第1光学条件の情報を読み出して、光学系20を制御してもよい。
Next, the
次に、制御部60は、光学系20に電子プローブで観察領域Aを走査させ、第1画像I2-1を取得する(S206)。制御部60は、取得した第1画像I2-1の画像データを記憶部74に記憶させる。制御部60は、第1画像I2-1を取得した後、第N画像I2-Nを取得したか否か、すなわち、M=Nか否かを判定する(S208)。
Next, the
制御部60は、M=Nではないと判定した場合(S208のNo)、M=M+1とし、処理S202に戻って、エネルギーフィルター50に第2電圧を印加し(S202)、光学系20の光学条件を第2光学条件とし(S204)、第2画像を取得する(S206)。
When the
制御部60は、M=Nと判定されるまで、処理S202、処理S204、処理S206、処理S208を繰り返す。
The
制御部60は、M=Nと判定した場合(S210のYes)、画像取得処理を終了する。この結果、図8に示す第1画像I2-1~第N画像I2-Nを取得できる。
When determining that M=N (Yes in S210), the
3. 効果
走査電子顕微鏡100では、制御部60は、光学系20に電子プローブで試料Sの観察領域Aを走査させて観察領域Aの画像を取得する処理を行い、電子プローブで第1領域A1を走査しているときはエネルギーフィルター50の選別条件を第1選別条件とし、電子プローブで第2領域A2を走査しているときは、エネルギーフィルター50の選別条件を第1選別条件とは異なる第2選別条件とする。
3. Effect In the
そのため、走査電子顕微鏡100では、観察領域の画像内の第2領域A2の像は、第1領域A1の像とは異なるエネルギーの電子で得られているため、容易に試料Sの様々な情報を得ることができる。例えば、図6に示すように、1つの画像内において、試料Sの凹凸の情報と試料Sの組成の情報を得ることができる。
Therefore, in the
例えば、二次電子像と反射電子像の両方を取得して、2つの像のコントラストを比較する場合、二次電子像と反射電子像の両方を取得しなければならず、測定に時間がかかってしまう。これに対して、走査電子顕微鏡100では、1つの画像内に二次電子像と反射電子像が含まれるため、測定時間を短縮できる。さらに、1つの画像内に二次電子像と反射電子像が含まれるため、二次電子像と反射電子像をそれぞれ取得して2つの画像を比較する場合と比べて、比較がしやすい。
For example, when acquiring both a secondary electron image and a backscattered electron image and comparing the contrast of the two images, both the secondary electron image and the backscattered electron image must be acquired, which takes time. end up On the other hand, in the
走査電子顕微鏡100では、1つの検出器(第1検出器40)で異なるエネルギーの電子を検出して画像を取得できるため、複数の検出器を用いて異なるエネルギーの電子を検出する場合と比べて、装置コストを削減できる。
In the
走査電子顕微鏡100では、制御部60は、電子プローブで第1領域A1を走査しているときは、光学系20の光学条件を第1光学条件とし、電子プローブで第2領域A2を走
査しているときは、光学系20の光学条件を第1光学条件とは異なる第2光学条件とする。ここで、エネルギーフィルター50の印加電圧を切り替えると、電子線の軸、フォーカス、非点収差、明るさなどの光学条件がずれる。制御部60が、電子プローブで第1領域A1を走査しているときは、光学系20の光学条件を第1光学条件とし、電子プローブで第2領域A2を走査しているときは、光学系20の光学条件を第2光学条件とすることによって、印加電圧を切り替えても光学条件のずれを低減できる。
In the
走査電子顕微鏡100では、制御部60は、光学系20に、観察領域Aをラスタースキャンさせる。また、ラスタースキャンは、電子プローブでX方向に走査線Lを引き、走査線Lを引く位置をX方向に垂直なY方向に移動させることを繰り返すことで行われ、走査線Lは、第1領域A1および第2領域A2を跨る。このように、走査電子顕微鏡100では、観察領域Aをラスタースキャンすることで、第1領域A1の画像および第2領域A2の画像を得ることができる。
In the
4. 変形例
4.1. 第1変形例
上述した実施形態では、エネルギーフィルター50の印加電圧と、その印加電圧をエネルギーフィルター50に印加したときに第1検出器40で検出される電子のエネルギー帯と、が関連付けて記憶されたテーブルを用いて、印加電圧を決定した。これに対して、エネルギーフィルター50の印加電圧と、その印加電圧をエネルギーフィルター50に印加したときに第1検出器40で検出される電子のエネルギー帯と、の関係を示す多項式を用いて、印加電圧を決定してもよい。
4. Modification 4.1. First Modification In the embodiment described above, the voltage applied to the
4.2. 第2変形例
図10は、第1画像I2-1~第N画像I2-Nの表示例を示す図である。
4.2. Second Modification FIG. 10 is a diagram showing a display example of the first image I2-1 to the Nth image I2-N.
上述した第2動作例において、制御部60は、図10に示すように、表示部72に第1画像I2-1~第N画像I2-Nを一覧表示してもよい。このとき、制御部60は、表示部72に各画像を取得したときのエネルギーフィルター50の印加電圧を表示してもよい。これにより、ユーザーは、所望の特性の画像が得られる印加電圧が未知の場合であっても、一覧表示された第1画像I2-1~第N画像I2-Nを見て、最適な印加電圧を決定できる。
In the above-described second operation example, the
4.3. 第3変形例
図4に示すように、制御部60は、光学系20に観察領域Aをラスタースキャンさせる。このとき、制御部60は、電子プローブで第1領域A1を走査しているときは、電子プローブの走査速度を第1速度とし、電子プローブで第2領域A2を走査しているときは、電子プローブの走査速度を第1速度とは異なる第2速度とする。
4.3. Third Modification As shown in FIG. 4, the
エネルギーフィルター50の印加電圧を変更すると、得られる信号量も変化する。そのため、制御部60は、第1領域A1と第2領域A2において、単位領域あたりの信号量が等しくなるように、第1領域A1を走査するときの走査速度と第2領域A2を走査するときの走査速度を制御する。
When the voltage applied to the
例えば、ユーザーが第1領域A1を走査するときの走査速度を第1速度に設定した場合、制御部60は、第1領域A1での信号量および第2領域A2での信号量をモニターし、第1領域A1での信号量および第2領域A2での信号量に基づいて、第2領域A2を走査するときの走査速度である第2速度を決定する。これにより、第1領域A1と第2領域A2において、単位領域あたりの信号量を等しくできる。
For example, when the user sets the scanning speed when scanning the first area A1 to the first speed, the
また、制御部60は、図5に示す第1領域A1の測定点P1での信号量と第2領域A2の測定点P2での信号量に基づいて、第2走査速度を決定してもよい。これにより、第1領域A1と第2領域A2において、単位領域あたりの信号量を等しくできる。
Further, the
なお、ユーザーが、第1領域A1を走査するときの走査速度と第2領域A2を走査するときの走査速度を任意の速度に設定してもよい。 The user may set the scanning speed for scanning the first area A1 and the scanning speed for scanning the second area A2 to arbitrary speeds.
4.4. 第4変形例
上述したように、制御部60は、電子プローブが第1領域A1から第2領域A2に移動する場合、および電子プローブが第2領域A2から第1領域A1に移動する場合に、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更する。ここで、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更すると、エネルギーフィルター50の印加電圧が設定された電圧で安定するまでに時間がかかる場合がある。そのため、制御部60は、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更後、所定時間、電子プローブによる観察領域Aの走査を停止する。制御部60は、所定時間、観察領域Aの走査を停止した後、観察領域Aの走査を再開する。これにより、エネルギーフィルター50を安定して動作できる。
4.4. Fourth Modification As described above, when the electron probe moves from the first area A1 to the second area A2 and when the electron probe moves from the second area A2 to the first area A1, the
例えば、制御部60は、図5に示す第2領域A2の測定点P2において電子プローブによる観察領域Aの走査を停止し、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更する。制御部60は、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更した後、所定時間、観察領域Aの走査を停止する。制御部60は、所定時間経過後、測定点P2から観察領域Aの走査を再開する。
For example, the
4.5. 第5変形例
上述したように、制御部60は、電子プローブで第1領域A1を走査するときには、エネルギーフィルター50の印加電圧を第1電圧とし、電子プローブで第2領域A2を走査するときには、エネルギーフィルター50の印加電圧を第2電圧とした。制御部60は、さらに、電子プローブで第1領域A1を走査するときには、加速電圧を第1加速電圧とし、電子プローブで第2領域A2を走査するときには、加速電圧を第1加速電圧と異なる第2加速電圧とする。加速電圧を変更することによって、試料Sの異なる深さの情報を得ることができる。
4.5. Fifth Modification As described above, the
図11は、制御部60の画像取得処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of image acquisition processing of the
図11に示す画像取得処理では、エネルギーフィルター50に電圧を印加する処理S102の後に、加速電圧を印加する処理S103を行う点で、図7に示す画像処理方法と相違する。以下では、図7に示す画像処理方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
The image acquisition process shown in FIG. 11 differs from the image processing method shown in FIG. 7 in that the process S103 of applying an acceleration voltage is performed after the process S102 of applying a voltage to the
制御部60は、エネルギーフィルター50に電圧を印加する処理S102の後に、電子銃10に所定の加速電圧が印加されるように、高圧電源110を制御する(S103)。制御部60は、電子プローブで第1領域A1を走査しているときは、加速電圧を第1加速電圧とし、電子プローブで第2領域A2を走査しているときは、加速電圧を第2加速電圧とする。
After step S102 of applying voltage to the
走査電子顕微鏡100では、制御部60は、画像取得処理において、電子プローブで第1領域A1を走査しているときは加速電圧を第1加速電圧とし、電子プローブで第2領域A2を走査しているときは加速電圧を前記第1加速電圧とは異なる第2加速電圧とする。そのため、走査電子顕微鏡100では、1つの画像内に、深さ方向の情報が異なる画像が表示されるため、試料Sの深さ方向の情報を容易に得ることができる。
In the
4.6. 第6変形例
上述したように、走査電子顕微鏡100では、電子プローブが第1領域A1から第2領域A2に移動する場合、および電子プローブが第2領域A2から第1領域A1に移動する場合に、エネルギーフィルター50の印加電圧を変更するために電子プローブの走査が停止する。したがって、例えば、第2領域A2においてエネルギーフィルター50の印加電圧を変更しない場合と比べて、表示部72に表示される画像の更新速度が遅くなってしまう。
4.6. Sixth Modification As described above, in the
そのため、表示部72に表示された観察領域Aの画像は、観察領域Aが走査されて画像が更新されるまで、前の画像が表示された状態となる。なお、観察領域Aの画像は、電子プローブで試料Sが走査された領域ごとに画像が更新されてもよいし、観察領域Aの全体が走査された後に画像全体を更新してもよい。
Therefore, the image of the observation area A displayed on the
4.7. 第7変形例
上記の実施形態では、観察領域A内に、エネルギーフィルター50の印加電圧が異なる条件で像が得られた2つの領域(第1領域A1と第2領域A2)が含まれる場合について説明したが、観察領域A内にエネルギーフィルター50の印加電圧が異なる条件で像が得られた領域を3以上設けてもよい。これにより、試料Sの様々な情報を得ることができる。
4.7. Seventh Modification In the above embodiment, the observation area A includes two areas (the first area A1 and the second area A2) in which images are obtained under different conditions of applied voltages to the
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。 It should be noted that the above-described embodiments and modifications are examples, and the present invention is not limited to these. For example, each embodiment and each modification can be combined as appropriate.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments. "Substantially the same configuration" means, for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect. Moreover, the present invention includes configurations in which non-essential portions of the configurations described in the embodiments are replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.
10…電子銃、20…光学系、22…コンデンサーレンズ、24…対物レンズ、26…走査コイル、30…試料ステージ、40…第1検出器、42…第2検出器、50…エネルギーフィルター、60…制御部、70…操作部、72…表示部、74…記憶部、100…走査電子顕微鏡、110…高圧電源、122…コンデンサーレンズ制御回路、124…対物レンズ制御回路、126…走査コイル制御回路、150…エネルギーフィルター制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記試料から放出された信号をエネルギーで選別するエネルギーフィルターと、
前記エネルギーフィルターで選別された信号を検出する検出器と、
前記光学系に前記荷電粒子線で前記試料の観察領域を走査させて、前記観察領域の画像を取得する制御部と、
を含み、
前記観察領域は、第1領域と、第2領域と、を含み、
前記制御部は、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を第1選別条件とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を前記第1選別条件とは異なる第2選別条件とする、荷電粒子線装置。 an optical system for scanning a sample with a charged particle beam;
an energy filter that sorts the signals emitted from the sample by energy;
a detector that detects the signal filtered by the energy filter;
a control unit that causes the optical system to scan an observation area of the sample with the charged particle beam to obtain an image of the observation area;
including
The observation area includes a first area and a second area,
The control unit
when the first region is scanned with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set as the first selection condition;
A charged particle beam device, wherein the selection condition of the energy filter is set to a second selection condition different from the first selection condition when the second region is scanned with the charged particle beam.
前記制御部は、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記光学系の光学条件を第1光学条件とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記光学系の光学条件を前記第1光学条件とは異なる第2光学条件とする、荷電粒子線装置。 In claim 1,
The control unit
when the first region is scanned with the charged particle beam, the optical condition of the optical system is set to the first optical condition;
A charged particle beam apparatus, wherein the optical condition of the optical system is set to a second optical condition different from the first optical condition when scanning the second region with the charged particle beam.
前記制御部は、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記荷電粒子線の走査速度を第1速度とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記荷電粒子線の走査速度を前記第1速度とは異なる第2速度とする、荷電粒子線装置。 In claim 1 or 2,
The control unit
when the first region is scanned with the charged particle beam, the scanning speed of the charged particle beam is set to a first speed;
A charged particle beam device, wherein a scanning speed of the charged particle beam is set to a second speed different from the first speed when the second region is scanned with the charged particle beam.
前記制御部は、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、加速電圧を第1加速電圧とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、加速電圧を前記第1加速電圧とは異なる第2加速電圧とする、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 3,
The control unit
When scanning the first region with the charged particle beam, the acceleration voltage is set to the first acceleration voltage,
A charged particle beam device, wherein an acceleration voltage is set to a second acceleration voltage different from the first acceleration voltage when scanning the second region with the charged particle beam.
前記制御部は、前記第1選別条件から前記第2選別条件に切り替えるときに、前記光学系に前記荷電粒子線による前記観察領域の走査を所定時間停止させる、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 4,
The charged particle beam apparatus, wherein the controller causes the optical system to stop scanning the observation region with the charged particle beam for a predetermined time when switching from the first selection condition to the second selection condition.
前記第2領域は、前記第1領域に囲まれている、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 5,
The charged particle beam device, wherein the second region is surrounded by the first region.
前記制御部は、前記光学系に、前記観察領域をラスタースキャンさせ、
前記ラスタースキャンは、前記荷電粒子線で第1方向に走査線を引き、前記走査線を引く位置を前記第1方向に垂直な第2方向に移動させることを繰り返すことで行われ、
前記走査線は、前記第1領域および前記第2領域を跨る、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 6,
The control unit causes the optical system to raster scan the observation area,
The raster scan is performed by repeatedly drawing a scanning line in a first direction with the charged particle beam and moving the position of drawing the scanning line in a second direction perpendicular to the first direction,
The charged particle beam device, wherein the scanning line straddles the first area and the second area.
前記観察領域において前記第2領域を指定するための操作部を含む、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 7,
A charged particle beam apparatus, comprising an operation unit for designating the second area in the observation area.
前記試料から放出された信号をエネルギーで選別するエネルギーフィルターと、
前記エネルギーフィルターで選別された信号を検出する検出器と、
を含む荷電粒子線装置における画像取得方法であって、
前記荷電粒子線で前記試料の観察領域を走査して前記観察領域の画像を取得する工程を含み、
前記観察領域は、第1領域と、第2領域と、を含み、
前記画像を取得する工程において、
前記荷電粒子線で前記第1領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を第1選別条件とし、
前記荷電粒子線で前記第2領域を走査しているときは、前記エネルギーフィルターの選別条件を前記第1選別条件とは異なる第2選別条件とする、画像取得方法。 an optical system for scanning a sample with a charged particle beam;
an energy filter that sorts the signals emitted from the sample by energy;
a detector that detects the signal filtered by the energy filter;
An image acquisition method in a charged particle beam device comprising
scanning an observation region of the sample with the charged particle beam to obtain an image of the observation region;
The observation area includes a first area and a second area,
In the step of acquiring the image,
when the first region is scanned with the charged particle beam, the selection condition of the energy filter is set as the first selection condition;
The image acquiring method, wherein the selection condition of the energy filter is set to a second selection condition different from the first selection condition when the second region is scanned with the charged particle beam.
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