JP4164470B2 - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
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Description
101は電子線源であり、電子線を照射する。照射された電子線はコンデンサーレンズ102によって収束される。該収束された電子線は、偏向制御部152、153によって偏向制御される走査ユニット(偏向器)103、104によりX、Y方向に偏向されて照射する位置が制御される。なお、151は数千倍から15万倍程度の倍率に設定される倍率設定部である。更に、電子線は対物レンズ105により収束されてウェーハ106の撮像対象107に対して照射される。撮像対象107からはこの結果、2次電子と反射電子が放出され、2次電子および反射電子はExB108により偏向されて電子検出器109により検出される。電子検出器109で検出された2次電子および反射電子はA/Dコンバータ111でデジタル画像信号に変換され、画像メモリ(デジタル画像信号記憶手段)112に格納される。140は焦点位置制御手段であり、対物レンズ105の励磁電流を変化させ、収束電子線の焦点位置、すなわちビーム径が最小となるZ方向の高さを制御する。114はXYステージであり、ウェーハ106を移動させ、ウェーハ106の任意の位置の画像撮像を可能にしている。115と116はレーザ測長器であり、ステージの位置を計測する。そして、全体制御ユニット130のステージ移動速度及び移動量算出部134は、レーザ測長器115、116で計測されるステージの位置情報に基づいてステージの移動速度及び移動量(自動焦点合わせ用に画像を撮像始めてから終了するまでの30μm程度以下の視野移動量)が算出される。焦点位置設定部133は、決定された焦点位置を変化させる範囲を基に電子光学系の各焦点位置を設定するものである。電子線走査位置補正部132は、ステージ移動速度及び移動量算出部134で算出される各焦点位置における視野移動量を基に電子線走査位置を補正するものである。
Claims (8)
- 電子線の電子源と前記電子線を収束し収束電子線を発生させる電子レンズと前記収束電子線の照射位置を視野内において偏向し、撮像対象に収束電子線を照射する偏向手段と前記撮像対象から放出される2次電子あるいは反射電子を検出して信号に変換する電子検出器と前記収束電子線の焦点位置を制御する焦点位置制御手段とを備えた電子光学系と、
該電子光学系の電子検出器で検出した2次電子あるいは反射電子の信号をデジタル信号に変換してメモリに記憶するAD変換・記憶手段と、
前記電子光学系が前記撮像対象を撮像する視野が移動するように前記撮像対象を載置したステージをステップ&リピートさせて移動させるステージ移動手段とを備えた走査電子顕微鏡であって、
前記ステージ移動手段によって前記ステージに制動がかかった後前記ステージが停止する前の前記視野が移動中の状態において、前記焦点位置制御手段を制御して前記Z方向に焦点位置を変化させながら各焦点位置において前記視野の移動量に応じて前記偏向手段を制御して前記収束電子線の走査位置を補正して該走査位置を補正された収束電子線を前記撮像対象上の焦点合わせポイントに照射し、前記各焦点位置において前記焦点合わせポイントから得られる二次電子または反射電子を前記電子光学系の電子検出器により検出して合焦点位置算出用の強度信号を得て、前記AD変換・記憶手段によりデジタル信号に変換してメモリに記憶させる第1の電子線照射制御手段と、
該第1の電子線照射制御手段により前記メモリに記憶された各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号を解析して合焦点位置を算出する解析部を有し、該解析部で算出された合焦点位置に基づいて前記焦点位置制御手段の制御量を算出する第1の合焦点位置制御量算出手段とを備え、
前記ステージ移動手段により前記ステージを停止させた状態において、前記第1の合焦点位置制御量算出手段で算出された制御量を基に前記焦点位置制御手段を制御して合焦点状態で前記電子光学系により前記撮像対象上の所定領域の画像を撮像するように構成したことを特徴とする走査電子線顕微鏡。 - 更に、前記ステージ移動手段によって移動する視野の移動量を計測する計測手段を備え、前記第1の電子線照射制御手段において、前記計測手段で計測された視野の移動量に応じて前記偏向手段を制御して前記収束電子線の走査位置を補正することを特徴とする請求項1に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記第1の電子線照射制御手段において、前記走査位置を補正した収束電子線を前記撮像対象上の焦点合わせポイントに複数の方向に走査して照射するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記第1の合焦点位置制御量算出手段の解析部において、前記各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号に対してバンドパスフィルタを適用し、該バンドパスフィルタの出力プロファイルに対して任意の複数の区間に区分けをし、該区分けされた複数の区間の内バンドパスフィルタの出力プロファイルが判定基準より大なる区間を、合焦点位置制御量を算出可能な区間として特定し、該特定された区間における各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号を解析して合焦点位置を算出するように構成したことを特徴とする請求項1または2または3に記載の走査電子顕微鏡。
- 更に、前記第1の合焦点位置制御量算出手段の解析部において合焦点位置制御量を算出できないときには、前記ステージ移動手段によって前記ステージを停止させて前記視野を停止させた状態において、前記焦点位置制御手段を制御して前記Z方向に焦点位置を変化させながら各焦点位置において前記偏向手段を制御して収束電子線を走査して前記撮像対象上の焦点合わせポイントに照射し、前記各焦点位置において前記焦点合わせポイントから得られる二次電子または反射電子を前記電子光学系の電子検出器により検出して合焦点位置算出用の強度信号を得て、前記AD変換・記憶手段によりデジタル信号に変換してメモリに記憶させる第2の電子線照射制御手段と、
該第2の電子線照射制御手段により前記メモリに記憶された各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号を解析して合焦点位置を算出する解析部を有し、該解析部で算出された合焦点位置に基づいて前記焦点位置制御手段の制御量を算出する第2の合焦点位置制御量算出手段とを備え、
前記ステージ移動手段により前記ステージを停止させた状態において、前記第2の合焦点位置制御量算出手段で算出された制御量を基に前記焦点位置制御手段を制御して合焦点状態で前記電子光学系により前記撮像対象上の所定領域の画像を撮像するように構成したことを特徴とする請求項1または2または3または4に記載の走査電子顕微鏡。 - 更に、前記第1の合焦点位置制御量算出手段の解析部において合焦点位置制御量を算出可能な区間が特定できないときには、前記ステージ移動手段によって前記ステージを停止させて前記視野を停止させた状態において、前記焦点位置制御手段を制御して前記Z方向に焦点位置を変化させながら各焦点位置において前記偏向手段を制御して収束電子線を走査して前記撮像対象上の焦点合わせポイントに照射し、前記各焦点位置において前記焦点合わせポイントから得られる二次電子または反射電子を前記電子光学系の電子検出器により検出して合焦点位置算出用の強度信号を得て、前記AD変換・記憶手段によりデジタル信号に変換してメモリに記憶させる第2の電子線照射制御手段と、
該第2の電子線照射制御手段により前記メモリに記憶された各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号を解析して合焦点位置を算出する解析部を有し、該解析部で算出された合焦点位置に基づいて前記焦点位置制御手段の制御量を算出する第2の合焦点位置制御量算出手段とを備え、
前記ステージ移動手段により前記ステージを停止させた状態において、前記第2の合焦点位置制御量算出手段で算出された制御量を基に前記焦点位置制御手段を制御して合焦点状態で前記電子光学系により前記撮像対象上の所定領域の画像を撮像するように構成したことを特徴とする請求項4に記載の走査電子顕微鏡。 - 前記第1の合焦点位置制御量算出手段の解析部には、前記各焦点位置における合焦点位置算出用の強度信号について、隣り合う複数の焦点位置に亘って強度信号を加算して平均化された強度信号を得る加算部を有すること特徴とする請求項1に記載の走査電子顕微鏡。
- 更に、前記撮像対象の表面の高さを光学的に検出する光学的高さ検出器を備えたことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1つに記載の走査電子顕微鏡。
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