JPH0465058A

JPH0465058A - 電子ビーム装置及びその画像取得方法

Info

Publication number: JPH0465058A
Application number: JP2176660A
Authority: JP
Inventors: Akio Ito; 昭夫伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1992-03-02
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2945945B2

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】（目次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第６図）発明が解決しようとする課題（第７図）課題を解決する
ための手段（第１．第２図）作用実施例（第３〜第５図）発明の効果〔概要〕電子ビーム装置、特に被照射対象に電子ビームの照射走
査処理をし、その二次電子や反射電子の検出信号処理を
する装置の機能向上に関し、該電子ビームの水平走査の
みによる画像処理をすることなく、その走査方法及び信
号処理を工夫して、走査方向に依存する解像度の差を無
くし、高精度に位置決めや画像取得処理をすることを目
的とし、その装置は、少なくとも、被照射対象物に電子ビームを
出射する電子銃と、前記電子ビームを偏向走査する偏向
駆動手段と、前記被照射対象物からの反射電子又は二次
電子を検出する電子検出手段と、前記電子検出手段から
の検出信号の信号処理をして画像取得データを出力する
信号処理手段と、前記画像取得データを格納する記憶手
段と、前記電子銃、偏向駆動手段、信号処理手段及び記
憶手段の入出力を制御する第１の制御手段とを具備し、
前記偏向駆動手段に、前記電子ビームの走査方向を制御
する第２の制御手段が設けられ、前記第２の制御手段が
前記画像取得データの書込み／読出制御をする第３の制
御手段と制御線を介して接続されていることを含み構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム装置及びその画像取得方法に関す
るものであり、更に詳しく言えば、被照射対象に電子ビ
ームの走査処理をし、その二次電子や反射電子の検出／
画像処理をする装置の機能向上に関するものである。

近年、ＬＳＩ断などの分野において電子ビームによる電
圧波形測定技術が広く利用されている。

例えば、試料の画像取得をする走査型電子顕微鏡やその
電圧波形を測定する電子ビームテスタ等が使用されてい
る。

ところで、これらの電子ビーム装置によれば、試料の測
定場所や観測場所の探索をする場合に、電子ビームの二
次元走査を行い、これにより得られる二次電子信号強度
に基づいて、ＳＥＭ（Ｓｅａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　）像の画像表示処理を
し、該測定点や観測点の位置決めを行っている。

しかし、従来例によればチップ表面の絶縁膜を除去セず
に、それを残留させた状態で電子ビームを水平走査して
、その反射電子や二次電子の検出処理をしなければなら
ない場合も多い。

このため、ＬＳＩチップのような金属と絶縁物とが混在
する試料又は、絶縁保護膜により覆われた試料上からの
反射電子や二次電子の検出処理に基づいて得られたＳＥ
Ｍ像においては、電子ビームの走査方向に依存した異常
画像となることがある。

そこで、電子ビームの水平走査のみにより画像処理をす
ることなく、その走査方法及び信号処理を工夫して、走
査方向に依存する解像度の差を無くし、高精度に位置決
めや画像取得処理をすることができる装置とその方法が
望まれている。

〔従来の技術〕

第６．７図は、従来例に係る説明図である。

第６図は、従来例に係る電子ビーム装置の構成図を示し
ている。

回において、走査型電子顕微鏡や電子ビームテスタ等の
電子ビーム装置は、鏡筒内に電子銃１偏向器２Ａ及び二
次電子検出器３が設けられ、その外部に、二次電子検出
器３からの反射電子や一次電子ｉｂの信号処理をする信
号処理回路４と、偏向器２Ａを駆動するＸ方向駆動回路
２Ｄ、Ｙ方向駆動回路２Ｅ、　ライン走査回路２Ｂ及び
フレーム走査回路２Ｃと、電子銃１．各走査回路２Ｂ。

２Ｃ及び信号処理回路４の入出力を制御する制御／計算
機５と、ＳＥＭ像を表示するモニタ６が設けられている
。

該装置の機能は、まず電子ビーム１ａが偏向器２Ａや対
物レンズ等の電子光学系を通して試料ＬＳＩ７に出射さ
れる。この際に、電子ビーム１ａは、ライン走査回路２
Ｂ及びＸ方向駆動回路２Ｄに基づくＸ偏向制御信号Ｓｘ
と、フレーム走査回路２Ｃ及びＹ方向駆動回路２Ｅに基
づくＹ偏向制御信号ＳＹにより二次元走査（以下これを
水平方向走査ともいう）される。次に、試料ＬＳＩ７か
らの反射電子や二次電子１ｂが二次電子検出器３により
検出され、その検出信号Ｓが信号処理回路４に入力され
る。その後、検出信号Ｓが信号処理回路４により信号処
理される。これにより得られた画像取得データＤに基づ
いて試料ＬＳＩ７のＳＥＭ像がモニタ６に表示される。

これにより、試料ＬＳＩ７の配線パターンの有無、！圧
波形等の測定及びその画像解析等を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来例の電子ビーム装置によれば、試料の測
定場所や観測場所の探索をする場合に、電子ビームの二
次元走査を行い、これにより得られる二次電子信号強度
に基づいて、ＳＥＭ像の画像表示処理をし、該測定点や
観測点の位置決めを行っている。

また、従来例によればチップ表面の絶縁膜を除去せずに
、それを残留させた状態で電子ビームｌａを二次元走査
し、その反射電子や二次電子１ｂの検出処理をしている
。これは、絶縁膜の除去によって、高集積化・超微細化
するＬＳＩの破壊発生の恐れがあるためである。

このため、第７図に示すようにＳＥＭ像にビーム走査方
向に依存した異常画像を生ずることがある。

ここで、第７図において、まず、配線パターン７ａが形
成されたＬＳＩチップのような金属と絶縁物とが混在す
る試料又は、絶縁保護膜により覆われた試料上に電子ビ
ーム１ａがライン方向に走査（Ｘ）されているものとす
る。また、これにより試料上から反射電子や二次電子１
ｂが検出処理されているものとする。

これに基づいて得られたＳＥＭ像を考察するものとすれ
ば、電子ビームの走査方向（Ｘ）と直交する配線パター
ン７ａと周辺部との境界は鮮明に画像表示され、その識
別は容易となる。

しかし、電子ビームの走査方向（Ｘ）と平行する配線パ
ターン７ａと周辺部との境界が不鮮明に画像表示され、
その識別が困難となることがある。

なお、この原因については、必ずしも明確にされていな
いがビーム走査を９０度回転してＳＥＭ像を観測した場
合にも事情が変わらないことから電子ビーム１ａの非点
調整不足ではなく、該電子ビーム照射による絶縁膜の帯
電等と考えられる。

すなわち、ビーム走査速度の速いライン方向では、試料
面の凹凸や下層の配線電圧による情報が十分に得られる
ことから、そのコントラストが忠実に観測される。また
、該走査速度の遅いフレーム方向では、帯電のため下層
の配線電圧による情報が失われ、そのコントラストが得
られなくなるものと考えられる。

これにより、特に絶縁保護膜に覆われたＬＳＩチップ等
の配線の識別や電子ビームの測定点への位置決めが困難
となるという問題がある。

本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたもの
であり、電子ビームの水平走査のみによる画像処理をす
ることなく、その走査方法及び信号処理を工夫して、走
査方向に依存する解像度の差を無くし、高精度に位置決
めや画像取得処理をすることが可能となる電子ビーム装
置及びその画像取得方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の電子ビーム装置に係る原理図、第２
図は、本発明の電子ビーム装置の画像取得方法に係る原
理図をそれぞれ示している。

その装置は第１図において、少なくとも、被照射対象物
１７に電子ビーム１１ａを出射する電子銃１１と、前記
電子ビーム１１ａを偏向走査する偏向駆動手段１２と、
前記被照射対象物１７からの反射電子又は二次電子１．
１ｂを検出する電子検出手段１３と、前記電子検出手段
１３からの検出信号Ｓ１の信号処理をして画像取得デー
タＤ１を出力する信号処理手段１４と、前記画像取得デ
ータＤ１を格納する記憶手段１，５と、前記電子銃１１
．偏向駆動手段１２．信号処理を段１４及び記憶手段１
５の入出力を制御する第１の制御手段１６とを具備し、
前記偏向駆動手段１２に、前記電子ビーム１１ａの走査
方向を制御する第２の制御手段１２Ａが設けられ、前記
第２の制御手段１２Ａが前記画像取得データＤ１の書込
み／読出制御をする第３の制御手段１４Ａと制御線りを
介して接続されていることを特徴とし、前記装置において、前記偏向駆動手段１２に、前記電子
ビーム１１ａの偏向走査する駆動制御信号Ｓ３を補正す
る補正手段１２Ｂが設けられていることを特徴とし、その方法は第２図Ｃ，：示ずように、まず、ステップＰ
ｉで、被照射対象物１７に電子ビーＱ１１ａを水平に走
査する第１の照射処理をし、次とこ、ステップＰ２で前
記第１の照射処理に前後して前記電子ビーム１１ａを垂
直に走査する第２の照射処理をし、さらに、ステップＰ
３で前記第１．第２の照射処理に基づいて得られる前記
被照射対象物１７からの反射電子又は二次電子１１ｂの
検出処理をし、次いで、ステップＰ４で前記検出処理に
より得られた各検出信号Ｓ　Ｉ　＝　Ｓ１１．　５１２
の信号処理をし、その後、ステップＰ５で前記信号処理
に基づいて前記被照射対象物１７の画像処理をすること
を特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用〕

本発明の装置によれば、第１図に示すように画像取得デ
ータＤ１の書込み／続出制御をする第３の制御手段１４
Ａと制御線りを介して接続され、電子ビーム１１ａの走
査方向を制御する第２の制ｍ￥段１２Ａが設けられてい
る。

このため、電子銃１１から電子ビーム１１ａが出射され
ると、まず、絶縁保護膜等に覆われたＬＳｌ等の被照射
対象物１７に、該電子ビーム１１ａが偏向駆動手段１２
により偏向照射される。この際に、例えば、第２の制御
手段１２Ａにより駆動制御信号５３＝３３１が偏向駆動
手段１２がら出力される。これにより、電子ビーム１１
ａが水平走査され、該水平走査に基づく電子ビーム１１
ａが被照射対象物１７に反射することにより生ずる反Ｉ
ｔ電イや＝次電子Ｈｂが電子検出手段１，３により検出
される。

また、電子検出手段１３からの検出信号５ｉ＝ｓ１１が
信号処理手段１４により処理され、この画像取得データ
ＤＩが制御線りを介して接続された第３の制御手段１４
Ａにより記憶手段１５に書込まれる。この際に、第３の
制御手段１４Ａの指定する格納値１に水平走査に基づく
画像取得データＤ１が順次格納される。

また、一画面分の画像データが格納されると、第２の制
御手段１２Ａにより駆動制御信号５３＝５３２が偏向駆
動手段１２から出力される。これにより、電子ビーム１
１ａが垂直走査され、該垂直走査に基づく電子ビーム１
１ａが被照射対象物１７に反射することムこより生ずる
反！を電子や二次電子１１ｂが電子検出１段１３４こよ
り検出される。また、電子検出子−段１３からの検出信
号５ｉ＝３１２が信号処理り段１４により処理され、こ
の画像取得データＤ１が制御線りを介し、て接続された
第３の制御手段１４Ａにより記憶手段１５乙こ書込まれ
る。この際に、水平走査点同様に第３の制御１段１４Ａ
の指定する格納位置ムこ垂直走査ζこ苓づく画像取得ブ
タＤ１が順次格納される。

その後、第３の制御手段１４Ａにより同番地の画像取得
データＤＪが読出処理され、該データ１）　１の加算処
理等が制御手段１６により行うことが可能となる。

これにより、水平・垂直走査により得られた両面分の画
像取得データＤ１４こ基づいて被照射対象物１７のＳＥ
Ｍ像等の画像処理をすることが可能となる。

また、本発明の方法によれば、ステップＰ１で、被照射
対象物１７に電子ビーム１１ａを水平に走査する第１の
照射処理をし、次に、ステップＰ２で第１の照射処理に
前後して電子ビーム１１ａを垂直に走査する第２の照射
処理をしている。

例えば、配線パターンが形成されたＬＳＩチップのよう
な金属と絶縁物とが混在する試料又は絶縁保護膜により
覆われた試料上に第１．第２の照射処理がされているも
のとすれば、第１の照射処理によって生じたビーム走査
方向と平行する配線パターンと周辺部との境界の不鮮明
な画像が第２の照射処理により得られた垂直走査に係る
画像取得データＤ１により補正をすることが可能となる
。

また、第２の照射処理によって生じたビーム走査方向と
平行する配線パターンと周辺部との境界の不鮮明な画像
は第１の照射処理により得られた水平走査に係る画像取
得データＤ１により補正をすることが可能となる。

このことで、ビーム走査速度の速い水平走査により得ら
れた試料面の凹凸や下層の配！Ｉ！圧による情報と、ビ
ーム走査速度の速い垂直走査により得られた試料面の凹
凸や下層の配線電圧による情報とを、例えば、加算処理
することにより、ＳＥＭ像を忠実に観測することが可能
となる。

これにより、走査方向に依存する解像度の差を無くすこ
とができることから、該測定点や観測点の位置決めや配
線等の識別処理を高精度に行うことが可能となる。

（実施例〕次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。

第３〜第５図は、本発明の実施例に係る電子ビーム装置
及びその画像取得方法を説明する図であり、第３図は、
その構成図を示している。

図において、２１は電子銃であり、被照射対象物１７の
一例となる試料ＬＳＩ２７に電子ビーム２１ａを出射す
るものである。

２２Ａ〜２２Ｈは偏向駆動手段１２の一実施例となる走
査方向制御回路、補正回路、ライン走査回路。

フレーム走査回路、Ｘ方向駆動回路、Ｙ方向駆動回路、
Ｘ偏向器及びＹ偏向器等から成る。走査方向＃御回路２
２Ａは、フレーム走査回路２２Ｄからの選択制御信号Ｓ
４に基づいて水平同期信号ＳＨ又は垂直同期信号Ｓ■の
入力光を変更するものである。補正回路２２Ｂは、補正
手段１２Ｂの一例であり、制御／計算機２６からの補正
データＤ３に基づいて水平同期信号ＳＨを補正するもの
である。この補正データＤ３は、画像の位置ずれを補正
する内容であり、ライン走査の制御電圧波形のオフセッ
トと振幅とを調整するデータである。

また、ライン走査回路２２Ｃは制御１１／計算機２６か
らの基準クロックＣＬＫに基づいて水平同期信号ＳＨを
発生するものであり、電子ビーム２１ａをライン方向に
走査する信号である。フレーム走査回路２２Ｄは、同様
に基準クロックＣＬＫに基づいて垂直同期信号ＳＶを発
生するものであり、電子ビーム２１ａのフレーム方向に
走査する信号である。

さらに、Ｘ方向駆動回路２２Ｅは走査方向制御回路２２
Ａにより選択された同期信号Ｓ　Ｈ／Ｓ　Ｖに基づいて
Ｘ偏向制御信号Ｓ３４又はＸ偏向制御信号Ｓ３２をＸ偏
向器２２Ｇに出力するものである０本発明の実施例では
、走査方向制御回路２２Ａのスイッチ８点を選択するこ
とにより、電子ビーム２１ａが水平走査されるものであ
る。ここで、水平走査とはライン方向（Ｘ）の相対速度
が高速になるように電子ビーム１１ａを偏向走査し、フ
レーム方向（Ｙ）の相対速度が低速になるように該ビー
ム１１ａを偏向走査することをいう。

また、Ｙ方向駆動面！２２Ｆは走査方向制御回路２２Ａ
により選択された同期信号Ｓ　Ｖ／Ｓ　Ｈに基づいてＸ
偏向制御信号Ｓ３２又はＸ偏向制御信号Ｓ３１をＹ偏向
器２２Ｈに出力するものである。本発明の実施例では、
走査方向制御回路２２Ａのスイッチ５点を選択すること
により、電子ビーム２１ａが垂直走査されるものである
。ここで、垂直走査とはライン方向（Ｘ）の相対速度が
低速になるように電子ビーム１１ａを偏向走査し、フレ
ーム方向（Ｙ）の相対速度が高速になるように該ビーム
１１ａを偏向走査することをいう。

Ｘ偏向器２２ＧはＸ偏向制御信号Ｓ３１又はＸ偏向制御
信号Ｓ３２に基づいて電子ビーム２１ａを水平走査又は
垂直走査をするものである。Ｙ偏向器２２Ｈは、Ｘ偏向
制御信号Ｓ３２又はＸ偏向制御信号Ｓ３１に基づいて電
子ビーム２１ａを垂直走査又は水平走査をするものであ
る。　　２３は電子検出手段１３の一実施例となる二次
電子検出器であり、試料［、Ｓ［２７の絶縁保護膜上か
らの反射電子や二次電子２１１）を検出するものである
。

２４は信号処理手段１４の一実施例となる信号処理回路
であり、Ａ／Ｄ変換回路２４Ｂ、アドレス制御回路２４
Ａ、積算／格納回路２４Ｃから成る。Ａ／Ｄ変換回路２
４Ｂは、検出器２３により検出された水平走査又は垂直
走査に係る二次電子検出信号Ｓ１１をデジタル信号に変
換し、画像取得データＤＪを出力するものである。

アドレス制御回路２４Ａは、第２の制御手段１４Ａの一
例であり、制御線■、を介してフレーム走査回路２２Ｄ
に接続されている。また、その機能は、制ｍ／計算機２
６からの基準クロックＣＬＫとフレーム走査画＆３２２
Ｄからの選択制御信号Ｓ４とζこ基づいて、画像取得デ
ータＤＩのアドレスを制御するものである。積算／格納
回路２４Ｃは、該アドレスに基づいて画像取得データＤ
１の積算やフレームメモリ２５へのデータの書込み／読
出処理をするものである。

２５は記憶手段１５の一実施例となるフレームメモリで
あり、アトｌメス制御回路２４Ａ、積算／格納回路２４
Ｃ等の指定する同番地に垂直走査又は水平走査に係る画
像取得データＤ１を格納するものである。

２６は制御手段１６の一実施例となる制御／計算機であ
り、電子銃２１．偏向駆動回路２２．信号処理回路２４
及びモニタ２８の入出力を制御するものである。なお、
２８はモニタであり、試料ＬＳＩ２７のＳＥＭ像等の画
像を表示するものである。

このようにして、本発明の実施例に係る装７４こよれば
、第３図に示すように画像取得データＤＩの書込み／読
出制御をするアドレス制御回路２４Ａと制御線りを介し
て接続され、電子ビーム２１ａの走査方向を制御する走
査方向制御回路２２Ａが設けられている。

このため、電子銃２１から電子ビーム２１ａが出射され
ると、まず、絶縁保護膜等に覆われたＬＳＩ等の試料Ｌ
ＳＩ２７に、偏向駆動回路２２により該電子ビーム２１
ａが偏向照射される。この際に、例えば、走査方向制御
回路２２Ａにより駆動制御信号Ｓ３１が偏向駆動回路２
２からＸ偏向器２２Ｇに出力され、駆動制御信号Ｓ３２
がＹ偏向器２２Ｇに出力される。これにより、電子ビー
ム２１ａが水平走査され、該水平走査に基づく電子ビー
ム１１ａが試料ＬＳＩ２７に反射し、これにより住する
反射電子や二次電子２１ｂが二次電子検出器２３により
検出される。また、二次電子検出器２３からの検出信号
Ｓ１１が信号処理回路２４により処理され、この画像取
得データＤ１が制御線りを介して接続されたアドレス１
１ｍ回路２４Ａによりフレームメモリ２５に書込まれる
。この際に、アドレス制御回路２４Ａ等の指定する格納
位置に水平走査に基づく画像取得データＤＩが順次格納
される。

また、一画面分の画像データが格納されると、フレーム
走査回路２２Ｄからの選択制御信号Ｓ４に基づいて、走
査方向制御回路２２Ａによりスイッチａ　／　ｂ点が切
り換えられて駆動制御信号Ｓ３１が偏向駆動回路２２か
らＹ偏向器２２Ｇに出力され、駆動制御信号Ｓ３２がＸ
偏向器２２Ｇに出力される。これにより、電子ビーム２
１ａが垂直走査され、該垂直走査に基づく電子ビーム２
１ａが試料ＬＳＩ２７に反射し、これにより生ずる反射
電子や二次電子２１ｂが二次電子検出器２３！こより検
出される。また、該検出器２３からの検出信号Ｓ１２が
信号処理回路２４により処理され、この画像取得データ
Ｄｌがアドレス制御回路２４Ａによりフレームメモリ２
５に書込まれる。この際に、水平走査と同様にアドレス
制御回路２４Ａの指定する格納位置に垂直走査に基づく
画像取得データＤ１が順次格納される。

その後、積算／格納回路２４Ｃにより同番地の画像取得
データＤ１が読出処理され、該データＤＩの加算処理等
を行うことが可能となる。

これにより、水平・垂直走査により得られた二画面分の
画像取得データＤ１に基づいて試料ＬＳ１２７のＳＥＭ
像等の画像処理をすることが可能となる。

次に、本発明の実施例に係る画像取得方法について、当
該装置の動作を補足しながら説明する。

第４図は、本発明の実施例に係るＳＥＭ像取得方法のフ
ローチャートであり、第５図はその補足説明図を示して
いる。

第４図において、例えば、第５図に示すような、絶縁保
護膜に覆われた試料ＬＳＩ２７の電圧測定や画像取得等
を行う場合、まず、ステップＰ１で試料ＬＳＩ２７に電
子ビーム２１ａの照射処理をする。この際に、電子銃２
１から試料ＬＳＩ２７に電子ビーム２１ａが出射される
。

次に、ステップＰ２で電子ビーム２１ａを水平に走査す
る第１の照射処理をする。この際に、走査方向制御回路
２２Ａは、フレーム走査回路２２Ｄからの選択制御信号
Ｓ４に基づいて例えば、スイッチ８点の選択をするもの
とすれば、補正された水平同期信号ＳＨがＸ方向駆動回
路２２Ｈに入力される。

また、垂直同期信号ＳＶがＹ方向駆動回路２２Ｆに入力
される。これにより、Ｘ偏向器２２ＧはＸ偏向制御信号
Ｓ３１により、Ｙ偏向器２２ＨはＹ偏向制御信号Ｓ３２
に基づいて電子ビーム２１ａを水平走査をすることがで
きる。

次いで、ステップＰ３で試料ＬＳＩ２７からの反射電子
又は二次電子２１ｂの検出処理をして、水平走査に係る
画像取得データＤＩをメモリ２５に格納する。ここで、
第５図（ａ）において、試料ＬＳＩ２７上のビーム走査
方向（Ｘ）＝ライン方向Ｘに対して、メモリ格納方向（
ｘ）を、例えば、番地■、■、■・・・の順に画像取得
データＤ１を格納する。

さらに、ステップＰ４で一画面分の画像取得データＤＩ
が取得されたか否かの判断をする。この際に、該データ
Ｄ１が取得された場合（ＹＥＳ）には、ステップＰ５に
移行し、取得されない場合（Ｎｏ）には、ステップＰ２
に戻って、信号処理を継続する。また、この際の判断は
、フレーム走査回路２２Ｄからの選択制御信号Ｓ４に基
づいて行われる。

従って、一画面分の画像取得データＤ１が取得された場
合には、ステップＰ５で電子ビーム２１ａを垂直に走査
する第２の照射処理をする。この際に、走査方向制御回
路２２Ａは、フレーム走査回路２２Ｄからの選択制御信
号Ｓ４に基づいて、スイッチ５点の選択をし、補正され
た水平同期信号ＳＨをＹ方向駆動回！！１２２Ｆに入力
する。また、垂直同期信号ＳＶがＸ方向駆動回路２２Ｅ
に入力される。

これにより、Ｘ偏向器２２ＧはＹ偏向制御信号Ｓ’３２
により、Ｙ偏向器２２ＨはＸ偏向制御信号Ｓ３１に基づ
いて電子ビーム２１ａを垂直走査をすることができる。

次いで、ステップＰ６で試料ＬＳＩ２７からの反射電子
又は二次電子２１ｂの検出処理をして、垂直走査に係る
画像取得データＤＩをメモリ２５に格納する。ここで、
第５図（ｂ）において、試料ＬＳＩ２７上のビーム走査
方向（Ｙ）＝フレーム方向Ｙに対して、メモリ格納方向
（ｙ）を、水平走査と同番地■、■、■・・・の順に画
像取得データＤＩを格納する。

さらに、ステップＰ８で一画面分の画像取得データＤ１
が取得されたか否かの判断をする。この際に、該データ
ＤＩが取得された場合（ＹＥＳ）には、ステップＰ８に
移行し、取得されない場合（ＮＯ）には、ステップＰ５
に戻って、信号処理を継続する。また、この際の判断は
、フレーム走査回路２２Ｄからの選択制御信号Ｓ４に基
づいて行われる。

次に、ステップＰ８で水平走査及び垂直走査により得ら
れた二画面分の画像取得データＤＩに基づいて試料ＬＳ
Ｉ２７の画像処理をする。この際に、アドレス制御回路
２４Ａ及び積算／格納回路２４Ｃは、該アドレスに基づ
いて画像取得データＤＩをフレームメモリ２５から読出
処理をし、その積算処理等をして画像表示データＤ２を
モニタ２８に出力する。これにより、試料ＬＳＩ２７の
ＳＥＭ像等の画像を表示することができる。

なお、以後は、第５図（ｃ）のように、観測領域を移動
して、第１の照射処理と第１の照射処理とに基づく画像
取得データＤＩの取得／画像処理を順次繰り返し、ステ
・ノブＰ９で測定終了の判断をする。

このようにして、本発明の実施例の画像取得方法によれ
ば、第４図に示すように、ステップＰ２で、試料ＬＳＩ
２７に電子ビーム２１ａを水平に走査する第１の照射処
理をし、次に、ステップＰ５で第１の照射処理に前後し
て電子ビーム２１ａを垂直に走査する第２の照射処理を
している。

このため、配線パターンが形成されたＬＳＩチップのよ
うな金属と絶縁物とが混在する試料又は絶縁保護膜によ
り覆われた試料上に第１．第２の照射処理がされた場合
、第１の照射処理によって生じたビーム走査方向と平行
する配線パターンと周辺部との境界の不鮮明な画像が第
２の照射処理により得られた垂直走査に係る画像取得デ
ータＤ１により補正をすることが可能となる。

このことで、ビーム走査速度の速い水平走査により得ら
れた試料面の凹凸や下層の配線電圧による情報と、ビー
ム走査速度の速い垂直走査により得られた試料面の凹凸
や下層の配線型■による情報とを、例えば、加算処理す
ることにより、ＳＥＭ像を忠実に観測することが可能と
なる。

これにより、走査方向に依存する解像度の差を無くずこ
とができることから、該測定点や観測点の位置決めや配
線等の識別処理を高精度に行うことが可能となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の装置によれば画像取得デ
ータの書込み／読出制御をする第３の制御手段と制御線
を介して接続され、電子ビームの走査方向を制御する第
２の制御手段が設けられている。

このため、第２の制御手段により水平／垂直走査される
電子ビームに基づいて得られる画像取得データを第３の
制御手段の指定する格納位置に順次格納することができ
る。このことで、水平・垂直走査により得られた二画面
分の画像取得データに基づいて被照射対象物のＳＥＭ像
等の画像処理をすることが可能となる。

また、本発明の方法によれば、被照射対象物に電子ビー
ムを水平に走査する第１の照射処理やそれを垂直に走査
する第２の照射処理をしている。

このため、絶縁保ｍ膜により覆われた試料であっても、
第１．第２の照射処理をすることにより第１の照射処理
によって生した不鮮明な画像が第２の照射処理により補
正をすることが可能となる。

また、第２の照射処理によって不鮮明な画像を第１の照
射処理により補正をすることが可能となる。

このことで、走査方向に依存する解像度の差を無くすご
とができることから、ＳＥＭ像を忠実に観測することが
可能となる。

これにより、高性能かつ高精度の走査型電子顕微鏡や電
子ピーステスタ等の電子ビーム装置の提供に富与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電子ビーム装置の原理図、第２図は、本発明に係る電子ビーム装置の画像取得方法
の原理図、第３図は、本発明の実施例に係る電子ビーム装置の構成
図、第４図は、本発明の実施例に係るＳＥＭ像取得方法のフ
ローチャート、第５図は、本発明の実施例に係るビーム走査方向とメモ
リ格納方法の説明回、第６図は、従来例に係る電子ビーム装置の構成図、第７図は、従来例に係る問題点を説明するＳＥＭ像の拡
大図である。（符号の説明）１１・・・電子銃、１２・・・偏向駆動手段、１３・・・電子検出手段、１４・・・信号処理手段、１５・・・記憶手段、１６・・・第１の制御手段、１２Ａ・・・第２の制御手段、１２Ｂ・・・補正手段、１４Ａ・・・第３の制御手段、１１ａ・・・電子ビーム、１１ｂ・・・反射電子又は二次電子、Ｓ］＝Ｓ］１．　　Ｓ１２・・・検出信号、Ｄｌ・・・
画像取得データ、Ｓ３・・・駆動制御信号。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも、被照射対象物（１７）に電子ビーム
（１１ａ）を出射する電子銃（１１）と、前記電子ビー
ム（１１ａ）を偏向走査する偏向駆動手段（１２）と、
前記被照射対象物（１７）からの反射電子又は二次電子
（１１ｂ）を検出する電子検出手段（１３）と、前記電
子検出手段（１３）からの検出信号（Ｓ１）の信号処理
をして画像取得データ（Ｄ１）を出力する信号処理手段
（１４）と、前記画像取得データ（Ｄ１）を格納する記
憶手段（１５）と、前記電子銃（１１）、偏向駆動手段
（１２）、信号処理手段（１４）及び記憶手段（１５）
の入出力を制御する第１の制御手段（１６）とを具備し
、前記偏向駆動手段（１２）に、前記電子ビーム（１１ａ
）の走査方向を制御する第２の制御手段（１２Ａ）が設
けられ、前記第２の制御手段（１２Ａ）が前記画像取得データ（
Ｄ１）の書込み／読出制御をする第３の制御手段（１４
Ａ）と制御線（Ｌ）を介して接続されていることを特徴
とする電子ビーム装置。
（２）請求項１記載の電子ビーム装置において、前記偏
向駆動手段（１２）に、前記電子ビーム（１１ａ）の偏
向走査する駆動制御信号（Ｓ３）を補正する補正手段（
１２Ｂ）が設けられていることを特徴とする電子ビーム
装置。
（３）被照射対象物（１７）に電子ビーム（１１ａ）を
水平に走査する第１の照射処理をし、前記第１の照射処
理に前後して前記電子ビーム（１１ａ）を垂直に走査す
る第２の照射処理をし、前記第１、第２の照射処理に基
づいて得られる前記被照射対象物（１７）からの反射電
子又は二次電子（１１ｂ）の検出処理をし、前記検出処
理により得られた各検出信号（Ｓ１＝Ｓ１１、Ｓ１２）
の信号処理をし、前記信号処理に基づいて前記被照射対
象物（１７）の画像処理をすることを特徴とする電子ビ
ーム装置の画像取得方法。