JPH0474824B2 - - Google Patents
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- JPH0474824B2 JPH0474824B2 JP9611583A JP9611583A JPH0474824B2 JP H0474824 B2 JPH0474824 B2 JP H0474824B2 JP 9611583 A JP9611583 A JP 9611583A JP 9611583 A JP9611583 A JP 9611583A JP H0474824 B2 JPH0474824 B2 JP H0474824B2
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- Japan
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- scanning
- electron beam
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 47
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、走査電子顕微鏡装置に関するもの
で、特に低倍率の画像を得るためのものである。
で、特に低倍率の画像を得るためのものである。
一般に、走査電子顕微鏡装置（以下SEMと略
称する）では、電子銃から放射された電子ビーム
をレンズ系で細く集束して被測定試料の表面上を
走査し、上記被測定試料の表面から発生した二次
電子の量を検出して映像信号とし、CRT上に像
を映している。このようなSEMにおいて低倍率
の画像を得るためには、電子ビームの走査幅を大
きく設定する必要があるが、走査幅を大きく設定
すると得られる画像が歪む欠点がある。通常の
SEMでの実用的な最低倍率は100倍程度であり、
この時の電子ビームの走査範囲は略1mm2であ
る。
称する）では、電子銃から放射された電子ビーム
をレンズ系で細く集束して被測定試料の表面上を
走査し、上記被測定試料の表面から発生した二次
電子の量を検出して映像信号とし、CRT上に像
を映している。このようなSEMにおいて低倍率
の画像を得るためには、電子ビームの走査幅を大
きく設定する必要があるが、走査幅を大きく設定
すると得られる画像が歪む欠点がある。通常の
SEMでの実用的な最低倍率は100倍程度であり、
この時の電子ビームの走査範囲は略1mm2であ
る。
このため、上記SEMで大型の被測定試料、例
えば半導体工業において広く使用されている直径
が100mmのウエーハ上に形成されたLSIのパター
ンを観察しようとした場合、ウエーハ上の電子ビ
ームの照射位置の判定が困難であり、測定領域を
探がし出すのに多大な時間を必要とし、作業効率
が悪い欠点がある。
えば半導体工業において広く使用されている直径
が100mmのウエーハ上に形成されたLSIのパター
ンを観察しようとした場合、ウエーハ上の電子ビ
ームの照射位置の判定が困難であり、測定領域を
探がし出すのに多大な時間を必要とし、作業効率
が悪い欠点がある。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、実効的な最低
倍率を低く設定できる走査電子顕微鏡装置を提供
することである。
もので、その目的とするところは、実効的な最低
倍率を低く設定できる走査電子顕微鏡装置を提供
することである。
すなわち、この発明においては、電子ビーム発
生手段によつて発生された電子ビームをレンズ系
によつて集束し、この集束された電子ビームによ
つて被測定試料表面を複数の区画に分割して順次
走査する。上記電子ビームの照射により被測定試
料から発生された信号電子を各区画毎に信号電子
検出手段によつて検出し、検出された信号電子の
量を画像データとして各区画毎の走査位置に対応
させて順次画像メモリに記憶する。そして、上記
画像メモリに記憶した画像データに基づいて各区
画の画像を縮小し、この縮小した各区画毎の画像
を画像合成手段によつて一枚の画像に合成して表
示装置に表示するように構成したものである。
生手段によつて発生された電子ビームをレンズ系
によつて集束し、この集束された電子ビームによ
つて被測定試料表面を複数の区画に分割して順次
走査する。上記電子ビームの照射により被測定試
料から発生された信号電子を各区画毎に信号電子
検出手段によつて検出し、検出された信号電子の
量を画像データとして各区画毎の走査位置に対応
させて順次画像メモリに記憶する。そして、上記
画像メモリに記憶した画像データに基づいて各区
画の画像を縮小し、この縮小した各区画毎の画像
を画像合成手段によつて一枚の画像に合成して表
示装置に表示するように構成したものである。
以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第１図において、１１は電子ビー
ム発生手段として働く電子ビーム発生部、１２は
上記電子ビーム発生部１１から発生された電子ビ
ームＡを集束するコンデンサーレンズ、１３は電
子ビームＡを細いビームに絞る対物レンズ、１４
１，１４2は電子ビームＡを偏向して走査するため
の第１、第２の走査コイル、１５は観察する被測
定試料、１６は上記被測定試料を載置して移動す
るための試料ステージ、１７は電子ビームの照射
によつて被測定試料１５から発生した二次電子等
の信号電子線Ｂを捕集する信号電子検出器、１８
は画像データを表示する表示装置たとえばCRT、
１９は走査コイル１４1，１４2、試料ステージ１
６の移動およびCRT表示などを制御するマイク
ロコンピユータを内蔵した主制御部、２０は画像
データを記憶する画像メモリである。
して説明する。第１図において、１１は電子ビー
ム発生手段として働く電子ビーム発生部、１２は
上記電子ビーム発生部１１から発生された電子ビ
ームＡを集束するコンデンサーレンズ、１３は電
子ビームＡを細いビームに絞る対物レンズ、１４
１，１４2は電子ビームＡを偏向して走査するため
の第１、第２の走査コイル、１５は観察する被測
定試料、１６は上記被測定試料を載置して移動す
るための試料ステージ、１７は電子ビームの照射
によつて被測定試料１５から発生した二次電子等
の信号電子線Ｂを捕集する信号電子検出器、１８
は画像データを表示する表示装置たとえばCRT、
１９は走査コイル１４1，１４2、試料ステージ１
６の移動およびCRT表示などを制御するマイク
ロコンピユータを内蔵した主制御部、２０は画像
データを記憶する画像メモリである。
上記のような構成において動作を説明する。電
子ビーム発生部１１から発生された電子ビームＡ
は、コンデンサーレンズ１２によつて集束され、
さらに対物レンズ１３によつて細いビームに絞ら
れる。続いて、この電子ビームＡは主制御部１９
からの走査信号SX，SYが供給される第１、第２
の走査コイル１４1，１４2によつて偏向され、こ
の偏向された電子ビームは被測定試料１５の表面
を走査する。電子ビームＡの照射によつて被測定
試料１５から二次電子等の信号電子線Ｂが放出さ
れると、この信号電子線Ｂは信号電子検出器１７
によつて捕集され、画像データとして主制御部１
９を介して画像メモリ２０に順次記憶される。こ
の時、画像メモリ２０の記憶位置は走査信号SX，
SYに基づいて決定される。
子ビーム発生部１１から発生された電子ビームＡ
は、コンデンサーレンズ１２によつて集束され、
さらに対物レンズ１３によつて細いビームに絞ら
れる。続いて、この電子ビームＡは主制御部１９
からの走査信号SX，SYが供給される第１、第２
の走査コイル１４1，１４2によつて偏向され、こ
の偏向された電子ビームは被測定試料１５の表面
を走査する。電子ビームＡの照射によつて被測定
試料１５から二次電子等の信号電子線Ｂが放出さ
れると、この信号電子線Ｂは信号電子検出器１７
によつて捕集され、画像データとして主制御部１
９を介して画像メモリ２０に順次記憶される。こ
の時、画像メモリ２０の記憶位置は走査信号SX，
SYに基づいて決定される。
今、SEMのCRTとして、電子ビームが512×
512の絵素にデイジタル的に走査され、100mm×
100mmの表示領域を有したものを使用し、この
SEMにおける前記電子ビームＡの歪のない最大
走査幅が１mmであるとすると、このSEMの最低
倍率は100倍になる。従つて、上述した操作によ
つて被測定試料１５を100倍で観察したとすると、
電子ビームＡによつて１mm×１mmの領域が走査さ
れ、発生された信号電子が画像データとして画像
メモリ２０に記憶される。例えば、第２図ａに示
すようなパターンを有する被測定試料１５の領域
（区画）１５1を観察したとすると、第２図ｂに示
すような画像に対するデータが画像メモリ２０に
記憶されたことになる。
512の絵素にデイジタル的に走査され、100mm×
100mmの表示領域を有したものを使用し、この
SEMにおける前記電子ビームＡの歪のない最大
走査幅が１mmであるとすると、このSEMの最低
倍率は100倍になる。従つて、上述した操作によ
つて被測定試料１５を100倍で観察したとすると、
電子ビームＡによつて１mm×１mmの領域が走査さ
れ、発生された信号電子が画像データとして画像
メモリ２０に記憶される。例えば、第２図ａに示
すようなパターンを有する被測定試料１５の領域
（区画）１５1を観察したとすると、第２図ｂに示
すような画像に対するデータが画像メモリ２０に
記憶されたことになる。
次に、被測定試料１５を載置した試料ステージ
１６を移動するためのパルスモータ（図示しな
い）に、主制御部１９から出力される試料ステー
ジ駆動信号PXを供給してＸ軸方向に１mm移動し、
前記と同様な電子ビームＡの走査を行なうことに
より区画１５2の画像データを画像メモリ２０に
記憶する。
１６を移動するためのパルスモータ（図示しな
い）に、主制御部１９から出力される試料ステー
ジ駆動信号PXを供給してＸ軸方向に１mm移動し、
前記と同様な電子ビームＡの走査を行なうことに
より区画１５2の画像データを画像メモリ２０に
記憶する。
さらに、上記と同様にＸ軸方向に試料ステージ
１６を移動し、区画１５3の画像データを画像メ
モリ２０に記憶する。
１６を移動し、区画１５3の画像データを画像メ
モリ２０に記憶する。
次に、図示しないパルスモータを主制御部１９
から出力される試料ステージ駆動信号PYによつ
て駆動し、試料ステージ１６をＹ軸方向に移動し
て区画１５4の画像データを画像メモリ２０に記
憶する。このような操作を順次繰り返し、区画１
５1〜１５9の画像データを画像メモリ２０に全て
記憶する。記憶終了後、画像メモリ２０に記憶さ
れた画像データを各区画毎に主制御部１９によつ
て算出し、画像を1/3に縮小する。そして、この
主制御部１９からCRT１８の輝度変調信号端子
１８ａに算出した画像データを供給するととも
に、予め記憶された電子ビームＡの走査位置に応
じてCRT１８の走査コイル１８b1，１８b2の走
査位置を決定し、９区画分の画像データを１枚の
画像に合成（接合）してCRT１８に表示する。
から出力される試料ステージ駆動信号PYによつ
て駆動し、試料ステージ１６をＹ軸方向に移動し
て区画１５4の画像データを画像メモリ２０に記
憶する。このような操作を順次繰り返し、区画１
５1〜１５9の画像データを画像メモリ２０に全て
記憶する。記憶終了後、画像メモリ２０に記憶さ
れた画像データを各区画毎に主制御部１９によつ
て算出し、画像を1/3に縮小する。そして、この
主制御部１９からCRT１８の輝度変調信号端子
１８ａに算出した画像データを供給するととも
に、予め記憶された電子ビームＡの走査位置に応
じてCRT１８の走査コイル１８b1，１８b2の走
査位置を決定し、９区画分の画像データを１枚の
画像に合成（接合）してCRT１８に表示する。
このような構成によれば、100倍で観察した９
区画の画像を合成して実効的に約33倍の画像が得
られることになる。なお、上記実施例では説明を
簡単化するために９区画の画像データを記憶して
合成する場合について説明したが、分割する区画
をＮ区画に増加させれば１／√Ｎ倍まで最低倍率
を下げることができる。
区画の画像を合成して実効的に約33倍の画像が得
られることになる。なお、上記実施例では説明を
簡単化するために９区画の画像データを記憶して
合成する場合について説明したが、分割する区画
をＮ区画に増加させれば１／√Ｎ倍まで最低倍率
を下げることができる。
従つて、被測定試料を低倍率で観察でき、電子
ビームＡの照射位置の判定が容易であり、所望の
測定領域が探し易い。また、33倍で測定領域を探
し出した後、この領域内のある領域の画像データ
を画像メモリ２０から直接CRT１８の輝度変調
信号端子１８ａに入力することにより100倍の倍
率で観察することもできる。
ビームＡの照射位置の判定が容易であり、所望の
測定領域が探し易い。また、33倍で測定領域を探
し出した後、この領域内のある領域の画像データ
を画像メモリ２０から直接CRT１８の輝度変調
信号端子１８ａに入力することにより100倍の倍
率で観察することもできる。
一方、高倍率の画像を得る場合には、主制御部
１９により走査コイル１４1，１４2およびCRT
の走査コイル１８b1，１８b2に走査信号SX，SY，
SPX，SPYを供給するとともに、信号電子検出器
１７の出力を輝度変調信号端子１８ａに供給して
CRT表示を行なう。
１９により走査コイル１４1，１４2およびCRT
の走査コイル１８b1，１８b2に走査信号SX，SY，
SPX，SPYを供給するとともに、信号電子検出器
１７の出力を輝度変調信号端子１８ａに供給して
CRT表示を行なう。
なお、上記実施例では、画質を向上させるため
画像データを各区画毎に全て記憶してから主制御
部１９によつて加算平均してCRT１８に表示す
るようにしたが、画像データを予め各区画毎に主
制御部１９によつて加算平均して画像メモリ２０
に記憶し、CRT１８に表示するようにしても良
い。この場合は画像メモリ２０の容量を小さくで
きる。
画像データを各区画毎に全て記憶してから主制御
部１９によつて加算平均してCRT１８に表示す
るようにしたが、画像データを予め各区画毎に主
制御部１９によつて加算平均して画像メモリ２０
に記憶し、CRT１８に表示するようにしても良
い。この場合は画像メモリ２０の容量を小さくで
きる。
また、LSI等の被測定試料においては、この
LSIに電源および駆動信号を供給して動作状態と
し、SEMの電子ビームをパルス状に発生させる
ことによりこの電子ビームを探測子（プローブ）
としてLSI内部の素子の動作状態を追跡すること
も可能である。すなわち、電子ビームを試料表面
に照射した際、試料表面の電位に対応して二次電
子の発生量が異なる原理を応用し、電子ビームを
高速パルス化することによつて極めて短かい時間
間隔で電位変化がとらえられ、パルス状の電子ビ
ームと試料であるLSIの駆動信号とを同期させる
ことにより、電子ビームを二次元的に走査させた
像をCRT上に電位分布像として映し出せる。さ
らに、電子ビームと試料の駆動信号との同期をず
らせながら観測することにより、内部電位の時間
的な変化も得られるストロボスコープ現象を応用
したSEMにも本発明は適用することができる。
LSIに電源および駆動信号を供給して動作状態と
し、SEMの電子ビームをパルス状に発生させる
ことによりこの電子ビームを探測子（プローブ）
としてLSI内部の素子の動作状態を追跡すること
も可能である。すなわち、電子ビームを試料表面
に照射した際、試料表面の電位に対応して二次電
子の発生量が異なる原理を応用し、電子ビームを
高速パルス化することによつて極めて短かい時間
間隔で電位変化がとらえられ、パルス状の電子ビ
ームと試料であるLSIの駆動信号とを同期させる
ことにより、電子ビームを二次元的に走査させた
像をCRT上に電位分布像として映し出せる。さ
らに、電子ビームと試料の駆動信号との同期をず
らせながら観測することにより、内部電位の時間
的な変化も得られるストロボスコープ現象を応用
したSEMにも本発明は適用することができる。
以上説明したようにこの発明によれば、実効的
な最低倍率を低く設定できる走査電子顕微鏡装置
が得られる。
な最低倍率を低く設定できる走査電子顕微鏡装置
が得られる。
第１図はこの発明の一実施例に係る走査電子顕
微鏡装置の構成図、第２図は同実施例の動作を説
明するための図である。 １１……電子ビーム発生部（電子ビーム発生手
段）、１２……コンデンサーレンズ、１３……対
物レンズ、１４1，１４2……第１、第２の走査コ
イル、１５……被測定試料、１６……試料ステー
ジ、１７……信号電子検出器、１８……表示装置
（CRT）、１９……主制御部、２０……画像メモ
リ。
微鏡装置の構成図、第２図は同実施例の動作を説
明するための図である。 １１……電子ビーム発生部（電子ビーム発生手
段）、１２……コンデンサーレンズ、１３……対
物レンズ、１４1，１４2……第１、第２の走査コ
イル、１５……被測定試料、１６……試料ステー
ジ、１７……信号電子検出器、１８……表示装置
（CRT）、１９……主制御部、２０……画像メモ
リ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームを発生する電子ビーム発生手段
と、この電子ビーム発生手段から発生された電子
ビームを集束するレンズ系と、上記レンズ系で集
束された電子ビームによつて被測定試料表面を走
査する走査手段と、電子ビームの照射により被測
定試料から発生された信号電子を検出する信号電
子検出手段と、この信号電子検出手段の出力と電
子ビームの走査位置とに応じて画像に形成する表
示装置とを備えた走査電子顕微鏡装置において、
被測定試料表面を複数の区画に分割して前記電子
ビームで各区画毎に順次走査する分割走査手段
と、この分割走査手段により被測定試料表面の各
区画毎に発生された信号電子を画像データとして
記憶する画像メモリと、この画像メモリに記憶し
た画像データに基づいて各区画毎に画像を縮小す
る画像縮小手段と、上記画像縮小手段で縮小した
複数の画像を合成する画像合成手段とを設け、上
記画像合成手段によつて合成された画像を前記表
示装置に表示する如く構成したことを特徴とする
走査電子顕微鏡装置。 ２ 前記画像データがデイジタル化されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走査
電子顕微鏡装置。 ３ 前記分割走査手段は、前記レンズ系によつて
集束された電子ビームを偏向する第１の走査コイ
ルと、この第１走査コイルの走査方向と交差する
方向に偏向する第２の走査コイルと、前記被測定
試料を第１走査コイルの走査方向と同一方向に被
測定試料表面の各区画に対応して順次移動する第
１移動手段と、上記被測定試料を第２走査コイル
の偏向方向と同一方向に被測定試料表面の各区画
に対応して順次移動する第２移動手段とを具備す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
走査電子顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9611583A JPS59221956A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 走査電子顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9611583A JPS59221956A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 走査電子顕微鏡装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59221956A JPS59221956A (ja) | 1984-12-13 |
| JPH0474824B2 true JPH0474824B2 (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14156382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9611583A Granted JPS59221956A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 走査電子顕微鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59221956A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288360A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 表面状態の分析表示方法 |
| JPS63164151A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電子顕微鏡像出力方法 |
-
1983
- 1983-05-31 JP JP9611583A patent/JPS59221956A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59221956A (ja) | 1984-12-13 |
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