JP7250661B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
<荷電粒子線装置の構成>
本発明の実施の形態1に係る走査電子顕微鏡の構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、走査電子顕微鏡(荷電粒子線装置)1は、走査電子顕微鏡鏡筒1A、信号処理ブロック1Bを備えている。
検出器7は、試料8から出射した信号電子9を検出する機能ブロックである。検出器7は、図1に示すように、信号検出素子10(10a、10b)、ライトガイド11(11a、11b)、光/電気変換素子12(12a、12b)を備えている。信号検出素子10は、例えばシンチレータで構成される。信号検出素子10に信号電子9が衝突すると、信号電子9はシンチレータにより光(フォトン)に変換される。シンチレータにより変換された光はライトガイド11により光/電気変換素子12へ導光される。光/電気変換素子12へ導光された光は、光/電気変換素子12により出力電気信号(電気信号)17(17a、17b)に変換される。光/電気変換素子12により変換された出力電気信号17は、出力ケーブル13を介して信号処理ブロック1Bのエネルギー弁別器14(14a、14b)へ供給される。
エネルギー弁別器14は、弁別制御ブロック21により設定されたエネルギー弁別条件(例えばエネルギー閾値)に基づき、光/電気変換素子12から供給される出力電気信号17に対するエネルギー弁別処理を行う機能ブロックである。具体的に述べると、エネルギー弁別器14aは光/電気変換素子12aから供給される出力電気信号17aのエネルギー弁別処理を行い、エネルギー弁別器14bは光/電気変換素子12bから供給される出力電気信号17bのエネルギー弁別処理を行う。なお、エネルギー弁別処理については、後で詳しく説明する。
弁別制御ブロック21は、エネルギー弁別器14に対するエネルギー弁別条件の制御等を行う機能ブロックである。弁別制御ブロック21は、例えば入出力器15から入力されたエネルギー弁別条件を各エネルギー弁別器14に供給することでエネルギー弁別条件の設定を行う。
画像演算ブロック22は、複数の検出器7から出力される出力電気信号17に基づき画像を生成する機能ブロックである。具体的に述べると、画像演算ブロック22は、各エネルギー弁別器14によるエネルギー弁別処理結果に基づき所望の画像を生成する。なお、画像生成処理については後で詳しく説明する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る信号電子検出から画像生成までの処理手順を説明する図である。試料8から発生した信号電子9aが信号検出素子10aに衝突すると、信号電子9aのエネルギー値に応じた個数のフォトンが放出される。放出されたフォトン16aは、図1のライトガイド11aに導光され、光/電気変換素子12aにおいてフォトンの個数に応じた出力電気信号17aに変換される。エネルギー弁別器14aでは、設定されたエネルギー弁別条件(エネルギー閾値)を満たす電気信号が出力電気信号17aから抽出され、弁別される。エネルギー弁別器14aは、弁別された電気信号を、単位時間当たりの所定の頻度で画像階調値19aに変換する。すなわち、エネルギー弁別器14aは、弁別された電気信号に基づいて画像階調値19aを生成する。
図5は、出力電気信号の出力値と時間との関係を示す図である。図5に示すように、出力電気信号17は、さまざまな出力値を持つパルスである。これらの出力電気信号のうち、弁別制御ブロック21により設定されたエネルギー閾値よりも高い値を持つもの、あるいは弁別制御ブロック21により設定されたエネルギー閾値よりも低い出力を持つものを、エネルギー弁別器14が選択して抽出することで、エネルギー弁別処理が行われる。
エネルギー弁別処理を複数のエネルギー弁別条件(エネルギー閾値や検出時間閾値等)で行うことにより同一箇所に対する複数の画像階調値19が得られる。画像演算ブロック22において複数の画像階調値19を用いた演算処理が行われることで、試料8の観察対象パターンの部分強調を行うことができ、多様なパターンの計測を行うことができる。
本実施の形態によれば、複数の検出器7ごとにエネルギー弁別器14が設けられ、複数のエネルギー弁別器14間において互いに異なるエネルギー弁別条件が設定される。この構成によれば、1回の電子ビームの照射で、異なるエネルギー範囲のコントラスト画像が取得できるので、信号電子のエネルギー弁別を短時間で行い、スループットを向上させることが可能となる。具体的に述べると、エネルギー閾値を変えながら繰り返し電子ビームを照射することなく、信号検出素子10の分割数(個数)に応じた複数のエネルギー閾値での出力電気信号17の弁別及び弁別後の出力電気信号を用いて生成される画像階調値を一度の電子ビームの照射で得ることが可能となる。また、前記複数のエネルギー閾値での出力電気信号及び画像階調値を用いた断面形状の推定の高速化が可能となる。
次に、実施の形態2について説明する。前述の実施の形態では、エネルギー弁別器14の演算回路が出力電気信号17のエネルギー弁別処理を行っていた。一方、エネルギー弁別器は、信号電子のエネルギーに応じてエネルギー弁別処理ができるものであれば、どのような構成でも構わない。そこで、本実施の形態では、検出器7で検出される前に信号電子9のエネルギー弁別を行う方法について説明する。
次に、実施の形態3について説明する。本実施の形態では、画像評価値を用いてエネルギー弁別条件を設定する方法について説明する。本実施の形態に係る装置構成は、図1、図8と同様である。
次に、実施の形態4について説明する。本実施の形態では、データベースを用いたエネルギー弁別条件の設定方法について説明する。
次に、実施の形態5について説明する。本実施の形態では、エネルギー弁別条件の設定を行うためのユーザインタフェース(入力画面)の具体例について説明する。
Claims (14)
- 荷電粒子ビームの照射により試料から放出される信号粒子を検出し電気信号に変換する複数の検出器と、
検出器ごとに設けられ、前記電気信号を前記信号粒子のエネルギーに応じて弁別するエネルギー弁別器と、
それぞれの前記エネルギー弁別器のエネルギー弁別条件を設定する弁別制御ブロックと、
弁別された前記電気信号に基づいて画像を生成する画像演算ブロックと、
を備え、
前記弁別制御ブロックは、複数の前記エネルギー弁別器間において互いに異なるエネルギー弁別条件を設定し、
前記画像演算ブロックは、複数の前記検出器を用いて得られる画像間の類似度を画像評価値として用いることで前記エネルギー弁別条件を導出する、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、前記信号粒子を光に変換する信号検出素子と、変換された光を前記電気信号に変換する光/電気変換素子とを備え、
前記信号検出素子は、周方向に複数の領域に分割されている、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、前記信号粒子を光に変換する信号検出素子と、変換された光を前記電気信号に変換する光/電気変換素子とを備え、
前記信号検出素子は、径方向に複数の領域に分割されている、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、前記信号粒子を光に変換する信号検出素子と、変換された光を前記電気信号に変換する光/電気変換素子とを備え、
前記信号検出素子は、周方向および径方向に複数の領域に分割されている、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、フォトダイオードまたはシリコンフォトマルチプライヤである、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、前記信号粒子を光に変換する信号検出素子と、変換された光を前記電気信号に変換する光/電気変換素子とを備え、
前記信号検出素子は、シンチレータである、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、前記信号粒子を光に変換する信号検出素子と、変換された光を前記電気信号に変換する光/電気変換素子とを備え、
前記光/電気変換素子は、フォトダイオードまたはシリコンフォトマルチプライヤである、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記エネルギー弁別器は、前記電気信号の出力値および前記信号粒子の検出時間を用いて前記電気信号を弁別する、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
それぞれの前記エネルギー弁別器は、弁別された前記電気信号に基づいて画像階調値を生成し、
複数の前記画像階調値は、前記画像演算ブロックに並列に供給される、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像演算ブロックは、前記検出器の全ての組合せについて、画像間の前記類似度を算出し、前記類似度が最小となる画像の組合せ、および対応する前記エネルギー弁別条件を導出する、
荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の想定される観察対象パターンの深さ、前記試料の想定される観察対象パターンの材料情報、前記荷電粒子ビームの加速電圧、および前記エネルギー弁別条件のデータベースを格納する記憶装置を備えている、
荷電粒子線装置。 - 請求項11に記載の荷電粒子線装置において、
前記弁別制御ブロックは、ユーザにより入力される前記試料の観察対象パターンの深さ、および前記試料の観察対象パターンの材料情報を用いて、前記荷電粒子ビームの加速電圧、およびそれぞれの前記エネルギー弁別器の前記エネルギー弁別条件を設定する、
荷電粒子線装置。 - 荷電粒子ビームの照射により試料から放出される信号粒子を検出し電気信号に変換する複数の検出器と、
検出器ごとに設けられ、前記信号粒子をエネルギーに応じて弁別するエネルギー弁別器と、
それぞれの前記エネルギー弁別器のエネルギー弁別条件を設定する弁別制御ブロックと、
前記電気信号に基づき画像を生成する画像演算ブロックと、
を備え、
前記弁別制御ブロックは、複数の前記エネルギー弁別器間において互いに異なるエネルギー弁別条件を設定し、
前記画像演算ブロックは、複数の前記検出器を用いて得られる画像間の類似度を画像評価値として用いることで前記エネルギー弁別条件を導出する、
荷電粒子線装置。 - 請求項13に記載の荷電粒子線装置において、
前記エネルギー弁別器は、エネルギーフィルタである、
荷電粒子線装置。
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