JP4500099B2 - 電子顕微鏡装置システム及び電子顕微鏡装置システムを用いた寸法計測方法 - Google Patents
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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 (4)
- 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、該電子顕微鏡装置システムは、
前記複数の電子顕微鏡装置のうちの第1の電子顕微鏡装置で基準試料を撮像して得た第1の電子線画像と前記複数の電子顕微鏡装置のうちの第2の電子顕微鏡装置で前記基準試料を撮像して得た第2の電子線画像とを比較して前記第1の電子顕微鏡装置の一次電子ビーム径である第1のプローブ径と前記第2の電子顕微鏡装置の一次電子ビーム径である第2のプローブ径とを比較して第1と第2のプローブ径の大小を判定するプローブ径大小判定部と、
該プローブ径大小判定部でプローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置のプローブ径と前記プローブ径大小判定部でプローブ径が大きいと判定された電子顕微鏡装置のプローブ径との差異に基づいて演算オペレータを生成する演算オペレータ生成部と、
該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前記プローブ径大小判定部でプローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置で撮像して得られた電子線画像を前記プローブ径が大きいと判定された電子顕微鏡装置で撮像された画像に相当する画像に補正する演算オペレータ作用部と、
該演算オペレータ作用部で演算オペレータを用いて前記プローブ径大小判定部でプローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置で前記基準試料とは異なる表面にパターンが形成された試料を撮像して得られた電子線画像を前記プローブ径が大きいと判定された電子顕微鏡装置で撮像された画像に相当する画像に補正した電子線画像を用いて前記試料のパターンの寸法を計測する計測部と
を更に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、前記第1または第2の電子顕微鏡装置の少なくとも何れか一方に備えたことを特徴とする請求項1記載の電子顕微鏡装置システム。
- 前記プローブ径大小判定部及び前記演算オペレータ生成部、並びに前記演算オペレータ作用部は、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1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、
前記複数の電子顕微鏡装置のうちの第1の電子顕微鏡装置で基準試料を撮像して得た第1の電子線画像と前記複数の電子顕微鏡装置のうちの第2の電子顕微鏡装置で前記基準試料を撮像して得た第2の電子線画像とを比較して前記第1の電子顕微鏡装置の一次電子ビーム径である第1のプローブ径と前記第2の電子顕微鏡装置の一次電子ビーム径である第2のプローブ径とを比較して第1と第2のプローブ径の大小を判定し、
該判定の結果プローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置で撮像して得られた電子線画像を前記判定の結果プローブ径が大きいと判定された電子顕微鏡装置で撮像して得られた電子線画像に合わせる画像補正を行うための演算オペレータを生成し、
該生成された演算オペレータを用いて前記判定の結果プローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置で前記基準試料とは異なる表面にパターンが形成された試料を撮像して得られた電子線画像を前記プローブ径が大きいと判定された電子顕微鏡装置で撮像された画像に相当する画像に補正し、
該演算オペレータを用いて補正された前記プローブ径が小さいと判定された電子顕微鏡装置で得られた前記試料の電子線画像を用いて前記試料のパターンの寸法を計測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。
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