JPH01209647A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査電子顕微鏡に関し、特に、半導体装置の
製造プロセスの評価などに使用される走査電子顕微鏡に
適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造プロセスの評価に使用される走査電子
顕微鏡については、たとえば、株式会社工業調査会、昭
和６１年１１月１８日発行、「電子材料Ｊ　１９８６年
１１月号別冊、Ｐ２３０〜Ｐ２３５に記載されている。

その概要は、電子線によって試料の目的の観察領域を走
査し、電子線の入射位置において発生する二次電子や反
射電子の強度などに基づいて、電子線の走査に同期した
陰極線管などの画面に高倍率の拡大画像を得るものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような走査電子顕微鏡による試料の観察
においては、試料台の位置決め精度が電子線の偏向制御
精度に比して劣るため、高倍率の観察では、目的の観察
位置が表示画面の視野内に入るように電子線の走査領域
を手動で調整するなどの操作が必要となる。

ところが、試料の単位面積当たりに照射される電子線の
量は観察倍率の２乗に比例して大きくなることから、上
記のように高倍率の状態で手動操作などによる観察視野
の探索を行っていたのでは、その間に試料に対して比較
的強い電子線が照射され続けることとなり、試料の観察
部位に対する電子線の累積照射量が必要以上に大きくな
って、試料の損傷や帯電による観察画像の劣化を生じや
すいという問題があることを本発明者は見い出した。

そこで、本発明の目的は、試料に対する電子線の照射量
を低減して、試料の観察精度の向上および試料の損傷の
低減を実現することが可能な走査電子顕微鏡を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、高倍率の観察における観察部位の
特定を迅速に行うことが可能な走査電子顕微鏡を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、第１の倍率の観察視野中において試料の複数
の観察部位の位置情報を記憶する記憶手段を備え、第１
の倍率よりも大きな第２の倍率において、記憶手段に格
納された位置情報に基づいて、複数の観察部位の任意の
一つを中心とする観察視野に自動的に切り換えられるよ
うにしたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、単位面積当たりにおける電子線
の照射量の小さな、比較的低い第１の倍率の観察視野内
で複数の観察部位の特定が行われるため、たとえば第１
の倍率よりも大きな第２の倍率の観察視野内で観察部位
の特定を行う場合などに比較して、観察部位の特定や電
子光学系の調整などの間に試料に照射される電子線の量
を低減することができる。

これにより、試料の帯電による観察画像の劣化が防止さ
れ、観察精度が向上するとともに、電子線の照射に起因
する試料の損傷が防止される。

また、複数の観察部位の位置情報として、第１の倍率に
おける視野中心からの電子線の偏向量を記憶手段に記憶
することにより、試料の移動を伴うことなく、電子線の
偏向量の制御によって比較的高い第２の倍率における各
観察部位の特定および観察視野の切り換えなどを迅速に
行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である走査電子！ａ微鏡の要
部を示す説明図であり、第２図は比較的低倍率における
観察画像の一例を示す図、さらに第３図（ａ）〜（ｄ）
は比較的高倍率における観察画像の一例を示す図である
。

水平面内において移動自在な試料台１の上には、たとえ
ば半導体基板などの試料２が載置されている。

試料台１の上方には、電子線源３が垂直下向きに設けら
れ、該電子線源３から試料台１に載置さ　゛れた試料２
に対して電子線４が照射されるように構成されている。

電子線源３から試料台１に至る電子線４０通過経路を取
り囲む位置には、収束レンズ５．偏向コイル６、対物レ
ンズ７などからなる電子光学系８が設けられており、試
料台１に載置された試料２に対する電子線４の焦点合わ
せや種々の補正および走査位置の制御などが行われるも
のである。

試料台１の近傍には、試料２における電子線４の入射位
置などから発生する二次電子または反射電子４ａの強度
を検出する検出器９が設けられている。

電子線４の試料２に対する走査を制御する電子光学系８
の偏向コイル６は、倍率制御部１０を介して走査電源部
１１に接続されている。

この走査電源部１１には、たとえば陰極線管などからな
る表示１１１２において電子銃１３から放射される電子
線１３ａの走査を制御する偏向コイル１４が接続されて
いる。

そして、電子光学系８の偏向コイル６と表示部１２の偏
向コイル１４とを同期して制御するとともに、前記検出
器９において検出された二次電子または反射電子４ａの
強度信号を輝度信号などに変調して表示部１２に人力す
ることにより、試料２における電子線４の走査領域の拡
大画像が表示部１２に得られるものである。

走査電源部１１には、偏向コイル６によって制御される
電子線４の偏向量の検出および制御を行う偏向量検出制
御部１５と、キーボードなどの外部の人力部１８からの
指示に応じて表示部１２におけるカーソル１２Ｈの制御
を行うカーソル制御部１６などからなるマイクロプロセ
ッサ１７が接続されている。

この場合、前記偏向量検出制御部１５には、たとえば、
所定の比較的低い第１の倍率ｎにおける表示部１２の観
察視野内でカーソル１２ａによって指示される試料２の
複数の観察部位（Ｘ、　、　Ｙｌ）、（Ｘ２．Ｙｉ、、
、、（Ｘｈ、Ｙ、）を、当該観察視野の中心（Ｘｏ　、
　Ｙｏ　）からの電子線４の偏向量ΔＸＩ　ｌ　ΔＹ、
　、　、　０．ΔＸＲ＋　ΔＹ、（位置情報）として記
憶する記憶部１９が接続されている。

そして、第１の倍率ｎよりも大きな第２の倍率Ｎにおい
て、試料２の移動を伴うことなく、前記電子線４の偏向
量Δｘ１．ΔＹ、　、　、　、　、　ΔＸ７゜ΔＹ、に
基づいて電子線４を制御することにより、表示部１２の
観察視野の中心に複数の観察部位を順次自動的に呼び出
すことが可能にされている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、試料台１を適宜移動させることによって、当該試
料台１に載置された試料２０目的の領域を電子光学系８
の光軸上に位置決めされる。

次に、倍率制御部１０を適宜調整することによって、表
示部１２に表示される試料２の画像の倍率が、たとえば
数千〜１万倍程度の比較的低い第１の倍率ｎに設定され
る。

そして、電子線４による試料２の所定の領域の走査が開
始され、表示部１２には、第２図に示されるように、第
１の倍率ｎにおける観察画像が表示される。

この状態で、作業者は、電子光学系８を適宜制御して、
電子線４の試料２に対する焦点位置や焦点非点補正など
の調整を行うとともに、外部の人力部１８を介して表示
部１２のカーソル１２ａを適宜移動させることにより、
たとえば観察視野内に見える複数のパターンａ、ｂ、ｃ
、ｄの各々の近傍を複数の観察部位（ＸＩ　、　Ｙｌ　
）、　　（Ｘ２　。

Ｙ、）、、、、　　（Ｘ、、Ｙ、、）として指定し、各
々ノ観察部位（Ｘ、　、　Ｙｌ　）、　　（Ｘ２　、　
　Ｙ２　）。

、、、（Ｘ、、Ｙ、）は、観察視野の中心（Ｘｏ　。

Ｙｏ）からの電子線４の偏向量ΔＸＩ　ｌ　ΔＹ＋。

０３．ΔＸ、、、ΔＹ、、として記憶部１９に保持され
る。

次に、偏向量検出制御部１５によって、前記の複数の観
察部位（ＸＩ　、　Ｙｌ　＞　、　　（Ｘ２　、　Ｙ２
　）　。

、、、（Ｘ、、、Ｙ、）に対応する電子線４の偏向ｌ　
ΔＸ＋　、　ΔＹ＋　、　、　、　、Δｘ７．ΔＹ、を
記憶部１９から読み出し、予め設定されている第１の倍
率ｎよりも大きな数万倍程度の第２の倍率Ｎのもとで、
第３図（ａ）〜（社）に示されるように、当該偏向量Δ
Ｘｌ＋　ΔＹ　、　、　、　、　、ΔＸイ、ΔＹイで示
される位置が表示部１２の観察視野の中央となるように
順次表示させ、複数のパターンａ、ｂ、ｃ。

ｄの拡大画像Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを観察する。

この時、たとえば第３図（ａ）で示される最初の観察部
位（Ｘ、　、　Ｙ、　）において、電子光学系８による
焦点合わせや非点収差補正などの調整を行っておけば、
その他の観察部位（Ｘ２　、　Ｙ２　）、　。

、、（Ｘ、、Ｙｌ、）では調整のための電子線４の照射
が不要となる。

さらに、電子線４の偏向量の制御によって、複数の観察
部位（ＸＩ　、　Ｙｌ　）　、　　（Ｘ２　、　Ｙ２　
）　。

、、、（Ｘ、、Ｙ、）が表示部１２に迅速に呼び出され
るので、観察部位の観察視野に対する位置合わせのため
の電子線４の照射も不要となる。

これにより、試料２に対する電子線４の照射量が大幅に
低減され、電子線４が必要以上に多量に照射されること
に起因する試料２の帯電による観察画像の劣化や、試料
２の損傷などが確実に防止される。

この結果、試料２に形成された複数のパターンの外観検
査の精度が向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体装置の製造
プロセスの評価に用いられる走査電子顕微鏡に適用した
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、走査電子顕微鏡による一般の観察技術に広く適用す
ることができる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、第１の倍率の観察視野中において試料の複数
の観察部位の位置情報を記憶する記憶手段を備え、前記
第１の倍率よりも大きな第２の倍率において、前記記憶
手段に格納された前記位置情報に基づいて、複数の前記
観察部位の任意の一つを中心とする観察視野に自動的に
切り換えられるようにしたので、単位面積当たりにおけ
る電子線の照射量の小さな、比較的低い第１の倍率の観
察視野内で複数の観察部位の特定が行われるため、たと
えば第１の倍率よりも大きな第２の倍率の観察視野内で
観察部位の特定を行う場合などに比較して、観察部位の
特定や電子光学系の調整などの間に試料に照射される電
子線の量を低減することができる。

これにより、試料の帯電による観察画像の劣化が防止さ
れ、観察精度が向上するとともに、電子線の照射に起因
する試料の損傷が防止される。

また、複数の観察部位の位置情報として、第１の倍率に
おける視野中心からの電子線の偏向量を記憶手段に記憶
することにより、試料の移動を伴うことなく、電子線の
偏向量の制御によって比較的高い第２の倍率における各
観察部位の特定および観察視野の切り換えなどを迅速に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である走査電子顕微鏡の要部
を示す説明図、 第２図は比較的低倍率における観察画像の一例を示す図
、 第３図（ａ）〜（ｄ）は比較的高倍率における観察画像
の一例を示す図である。 １・・・試料台、２・・・試料、３・・・電子線源、４
・・・電子線、４ａ・・・二次電子または反射電子、５
・・・収束レンズ、６・・・偏向コイル、７・・・対物
レンズ、８・・・電子光学系、９・・・検出器、１０・
・・倍率制御部、１１・・・走査電源部、１２・・・表
示部、１２ａ・・・カーソル、１３・・・電子銃、１３
ａ・・・電子線、１４・・・偏向コイル、１５・・・偏
向量検出制御部、１６・・・カーソル制御部、１７・・
・マイクロプロセッサ、１８・・・人力部、１９・・・
記憶部、ｎ・・・第１の倍率、Ｎ・・・第２の倍率、ａ
、ｂ、ｃ、ｄ・・・第１の倍率におけるパターン、Ａ、
Ｂ、Ｃ，−Ｄ・・・第２の倍率におけるパターン、（Ｘ
ｏ　、　Ｙｏ　）　　・・・観察視野ノ中心、（ｘ、　
、　Ｙｌ）　、　　（Ｘ２　、　Ｙ２　）　。 、、、（Ｘ、、Ｙ、、）　　・・・複数の観察部位、Δ
ｘ１．ΔＹ、　、　、　、　、　ΔＸ、、、ΔＹ、、・
・・電子線の偏向量（位置情報）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の倍率の観察視野中において試料の複数の観察
   部位の位置情報を記憶する記憶手段を備え、前記第１の
   倍率よりも大きな第２の倍率において、前記記憶手段に
   格納された前記位置情報に基づいて、複数の前記観察部
   位の任意の一つを中心とする観察視野に自動的に切り換
   えられるようにしたことを特徴とする走査電子顕微鏡。 ２、前記位置情報は、前記試料の第１の倍率における前
   記観察視野中の複数の観察部位の当該観察視野の中心か
   らの電子線の偏向量であり、前記第１の倍率よりも大き
   な第２の倍率において、前記記憶手段に格納された前記
   電子線の偏向量に基づいて、前記試料を移動させること
   なく、複数の前記観察部位の任意の一つを中心とする観
   察視野に自動的に切り換えられるようにした請求項１記
   載の走査電子顕微鏡。