JPH05258704A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents

走査型電子顕微鏡

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JPH05258704A
JPH05258704A JP4051376A JP5137692A JPH05258704A JP H05258704 A JPH05258704 A JP H05258704A JP 4051376 A JP4051376 A JP 4051376A JP 5137692 A JP5137692 A JP 5137692A JP H05258704 A JPH05258704 A JP H05258704A
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JP
Japan
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acquisition
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Withdrawn
Application number
JP4051376A
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English (en)
Inventor
Kazuo Okubo
和生 大窪
Akio Ito
昭夫 伊藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は走査型電子顕微鏡に関し、測定点探
索における電子ビームの照射を抑えることで、コンタミ
ネーションの付着を抑制する走査型電子顕微鏡を提供す
ることを目的としている。 【構成】 二次元平面上の任意の位置に移動するステー
ジ上の試料に電子ビームを照射し、該試料から放出され
る二次電子に基づいて画像を取得する画像取得手段と、
該画像取得手段により取得された画像を表示装置に表示
する画像表示手段とを備えた走査型電子顕微鏡であっ
て、前記画像取得手段による画像の連続取得中に、該画
像に所定の有意な変化が発生していないかどうかを判定
する画像変化判定手段と、画像取得に関する所定の状態
変化要因の発生を検出する状態変化要因検出手段とを有
し、該画像変化判定手段の判定により該画像に所定の有
意な変化がない場合、画像の取得を中断し、該状態変化
要因検出手段により状態変化要因を検出した場合、画像
取得を再開するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型電子顕微鏡に係
り、詳しくは、例えば、LSI(Large Scale Integrat
ed circuit)等の測定の分野に用いて好適な、内部配線
の動作状態を非破壊・非接触で測定する走査型電子顕微
鏡に関する。近年、例えば、LSIチップの表面や断面
を観測するための走査型電子顕微鏡が数多く用いられて
いるこれは、LSI等の半導体集積回路においてはパタ
ーンが微細化されたたため、光学顕微鏡では見えないこ
とが多く、高い分解能が得られる走査型電子顕微鏡が製
造工程内の検査や不良解析等に適しているためである。
【0002】走査型電子顕微鏡は、試料を試料室に入
れ、真空にしてから細く絞った電子ビームを走査しなが
ら当てることにより、試料から放出される二次電子像を
CRT(Cathode Ray Tube)で観測したり、写真にする
ことができるものである。しかし、試料にコンタミネー
ションが付着すると測定時間が長くなるため、結果とし
て、観測時間が長くなってしまう。
【0003】そこで、コンタミネーションの付着を防止
することが必要となる。
【0004】
【従来の技術】従来のこの種の走査型電子顕微鏡では、
取得した画像(以下、SEM像という)を、例えば、C
RT等の表示装置に表示し、表示されたSEM像を見な
がら、試料であるLSI等を載置したステージを移動し
たり、SEM像の拡大倍率を変えたりして、測定点の探
索を行っていた。
【0005】しかし、最近では、LSIの設計データ
(CADデータ:マスク図、ネットリスト等)を用いる
ことにより、測定点の探索が容易になってきており、例
えば、CAD統合型の電子ビームテスタ等では、ネット
名を指定することによりネット名で指定される配線がマ
スク図に表示され、マスク図に対応する領域のSEM像
を自動的に表示するといったことが可能になっている。
【0006】これらの技術により、一ヶ所の測定点を探
し出すのに要する時間は、従来の1/5〜1/10であ
る30秒以下にまで短縮されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の走査型電子顕微鏡にあっては、CADデータ
を測定点探索に利用(ナビゲーション)することによ
り、測定点の探索時間は飛躍的に短縮されたが、測定の
スループットを決めるもう一つの要因である測定時間に
対しては何の対策も採られていなかったため、測定時間
そのものの短縮が図られていないという問題点があっ
た。
【0008】測定時間を決定する代表的な要因の一つと
して、例えば、電圧分解能がある。試料に電子ビームの
照射を行うと、試料にコンタミネーションが付着しやす
くなり、コンタミネーションの付着によって、同一の電
圧分解能を得るための測定時間が長くなることが知られ
ている。すなわち、試料に電子ビームを照射する以上、
コンタミネーションの付着は避けて通れない問題点であ
り、電子ビームの照射を抑えることにより、試料に付着
するコンタミネーションを確実に抑制することが可能で
ある。
【0009】[目的]そこで本発明は、測定点探索にお
ける電子ビームの照射を抑えることで、コンタミネーシ
ョンの付着を抑制する走査型電子顕微鏡を提供すること
を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による走査型電子
顕微鏡は上記目的達成のため、観測対象となる試料を載
置し、該試料を二次元平面上の任意の位置に移動するス
テージと、該ステージ上の該試料に電子ビームを照射
し、該試料から放出される二次電子に基づいて画像を取
得する画像取得手段と、該画像取得手段により取得され
た画像を画像メモリに保持するとともに、表示装置に表
示する画像表示手段とを備えた走査型電子顕微鏡であっ
て、前記画像取得手段による画像の連続取得中に、該画
像に所定の有意な変化が発生していないかどうかを判定
する画像変化判定手段と、画像取得に関する所定の状態
変化要因の発生を検出する状態変化要因検出手段とを有
し、該画像変化判定手段の判定により該画像に所定の有
意な変化がない場合、画像の取得を中断し、該状態変化
要因検出手段により状態変化要因を検出した場合、画像
取得を再開するように構成している。
【0011】なお、画像変化判定手段は、画像メモリに
保持された画像、及び新たに画像メモリに保持される画
像の差分の絶対値のn乗和S、あるいは該n乗和Sの1
/n乗を画像データの平均値Aを規格化した値S1/n
Aが所定の閾値以下である場合、取得画像に有意な変化
が発生していないと判定するように構成している。ま
た、画像取得手段は、所定の条件により、1フレームあ
るいは数フレームの画像を取得した後、自動的に画像取
得を終了する機能を有し、ステージの座標と、現在の倍
率と、前記画像表示手段に現在表示されている画像との
対応がとれているかどうかの有効性を示す対応有効性表
示手段を有するように構成してもよい。
【0012】
【作用】本発明では、画像変化判定手段の判定により、
取得画像(SEM像)に所定の有意な変化がない場合、
画像の取得が中断されて不要な電子ビームの照射が抑え
られ、また、状態変化要因検出手段により、状態変化要
因が検出された場合、画像取得が再開され、例えば、マ
スク図とSEM像との対応が図られ、SEM像の有効性
が確保される。
【0013】すなわち、測定点探索中における電子ビー
ムの照射が抑えられ、試料に付着するコンタミネーショ
ンが抑制される。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明に係る走査型電子顕微鏡の一実施例を示す図
であり、本実施例の要部構成を示すブロック図である。
まず、構成を説明する。
【0015】本実施例の走査型電子顕微鏡は、大別し
て、顕微鏡本体1、I/O調整回路2、画像取得手段で
あるSEM像取得回路3、画像変化判定手段であるSE
M像変化判定回路4、対応有効性表示手段である対応有
効性表示回路5、ステージコントローラ6、状態変化要
因検出手段であるワークステーション7からなり、ワー
クステーション7は、SEM像自動取得部8、ビデオイ
ンターフェース9、視野指定部10から構成されてい
る。なお、図中、OSはワークステーション7の動作の
基本となるオペレーティングシステムを示す。
【0016】顕微鏡本体1は、観測対象となる試料Sを
載置するとともに、試料Sを二次元平面上の任意の位置
に移動するステージ(図示せず)を備えるものである。
I/O調整回路2は、図2に示すように、ガンアライメ
ントデータレジスタ11、フォーカス非点データレジス
タ12、対物レンズアライメントデータレジスタ13、
倍率データレジスタ14、コントラストブライトネスデ
ータレジスタ15、データ比較回路16、コントラスト
ブライトネスデータレジスタ17、パラレルI/Oイン
ターフェース18,19、オアゲートOR1から構成さ
れており、データ比較回路16は、コントラストブライ
トネスデータレジスタ15及び17の差が一定値を越え
た場合、コントラストブライトネスデータレジスタ15
の内容をコントラストブライトネスデータレジスタ17
にコピーし、それ以外の場合は、コントラストブライト
ネスデータレジスタ15及び17の内容を後述の対応有
効性表示回路5に階調変換要求信号として出力し、スト
ローブを発するものである。なお、図中、UP,DN
は、アップダウンカウンタ(この場合、ガンアライメン
トデータレジスタ11、フォーカス非点データレジスタ
12、対物レンズアライメントデータレジスタ13、倍
率データレジスタ14、コントラストブライトネスデー
タレジスタ15)を制御するストローブである。
【0017】SEM像取得回路3は、図3に示すよう
に、ブランキング信号発生回路21、倍率制御回路2
2、スキャンジェネレータ23、画像メモリであるフレ
ームメモリ24、A/D変換回路25から構成されてい
る。ブランキング信号発生回路21は、SEM像起動要
求によりブランキング信号をイネーブルし、SEM像取
得停止要求によりディセーブルするものであり、倍率制
御回路22は、倍率制御信号によって指定される倍率に
応じてスキャンジェネレータ23からの偏向信号を増幅
してEB偏向信号を発生するものである。
【0018】スキャンジェネレータ23は、通常のスキ
ャンカウンタとD/A変換回路とからなり、スキャン動
作は、SEM像取得起動要求により開始し、SEM像取
得停止要求により停止する。なお、SEM像取得ビジー
フラグは、スキャンジェネレータ23が起動されている
間は“1”であり、偏向信号はスキャンカウンタの内容
をD/A変換したものである。スキャンアドレスはスキ
ャンカウンタのそのまま内容であり、ストローブはスキ
ャンカウンタがインクリメントされるタイミングで発生
するものである。
【0019】フレームメモリ24は、デュアルポートの
画像メモリであり、A/D変換データはスキャンアドレ
スに対応するメモリにストローブを受けたタイミングで
書き込まれる。このとき、SEM像はデジタルデータと
してSEM像変化判定回路4に転送される。A/D変換
回路25は、ストローブに同期して二次電子信号SEを
A/D変換するものである。
【0020】SEM像変化判定回路4は、図4に示すよ
うに、変化判定回路31、画像メモリであるフレームメ
モリ32から構成されており、フレームメモリ32に取
り込まれるSEM像の時間変化を連続的にチェックし、
SEM像の時間変化を検出するものである。すなわち、
変化判定回路31によりSEM像とフレームメモリ32
との参照データを比較し、1フレーム間の像の変化が一
定値以下であれば、SEM像取得停止要求を発し、有効
フラグを立てるものであり、ライトデータにはSEM像
データが一定の遅延を受けてそのままあらわれる。な
お、有効フラグは画像変化が一定量を越えるとクリアさ
れる。
【0021】対応有効性表示回路5は、図5に示すよう
に、ルックアップテーブル41、D/A変換回路42、
オアゲートOR2、アンドゲートAND1から構成され
ており、ルックアップテーブル41により入力SEM像
を階調変換することにより、SEM像がステージ座標や
倍率が確定している状態で取得されたものであるかどう
か、また、SEM像が取得された状態からステージ座標
や倍率が変わっていないかどうかをチェックし、SEM
像の有効性を判定するものである。すなわち、SEM像
有効フラグがクリアされている場合とそうでない場合と
でルックアップテーブル41の内容を変えることにより
現在表示されているSEM像が有効かどうかを示すこと
ができ、階調変換要求信号に基づいてルックアップテー
ブル41の操作を行うことで、SEM像の取り直しを行
わなくても微妙なオフセットゲイン調整ができる。
【0022】次に作用を説明する。図6,7は本実施例
の動作例を説明するためのフローチャートである。SE
M像取得の開始はワークステーション7のユーザインタ
ーフェース入力により起動される。すなわち、例えば、
ワークステーション7のディスプレイ表示画面上のスタ
ートボタンを押す等の操作により、SEM像取得回路3
に起動信号が出力される。
【0023】すると、SEM像取得回路3によって取得
したSEM像が連続してフレームメモリに書き込まれ、
SEM像変化判定手段4によりSEM像に有意な時間変
化が認められない場合、SEM像取得回路3に対して画
像取得の中断信号が出力され、SEM像取得回路3で
は、例えば、ステージ移動、倍率変化、光学系パラメー
タの変化等のSEM像の変化要因が発生したという情報
が入力されるまで画像取得動作が中断される。
【0024】なお、SEM像の連続取得を行わない場
合、SEM像の取得は所定数のフレームスキャンが完了
後、無条件で終了するが、SEM像の取得は、オペレー
タの指示によるか、SEM像表示用のウィンドウ内にカ
ーソルが入ってから0.8〜1.5秒程度の時間経過の
後、自動的に起動されるかのいずれかであり、SEM像
取得の判定は、SEM像の有効判定に基づいてワークス
テーション7により判断される。
【0025】このように本実施例では、例えば、マスク
図を用いて測定点を探索するような場合、SEM像の観
測は不要であるため、新たなSEM像の取得を行わない
ようにすることで、不要な電子ビームの照射が抑制され
る。(図8参照)但し、この場合、SEM像取得後にマ
スク図の表示を変えると、マスク図とSEM像とが対応
しなくなるため、マスク図の書き換えを行うようなSE
M像の変更要求を検出した場合、中断していたSEM像
取得を再開することにより、マスク図とSEM像との対
応を取り、SEM像の有効性が確保される。
【0026】また、マスク図で測定点が探索できる場
合、マスク図を使った探索では電子ビームの照射を行わ
ず、視野が確定したときにオペレータがSEM像取得を
起動し、1〜数フレームのSEM像を取得するように構
成することで、電子ビームの照射量を低減することがで
きるが、この場合、SEM像は必ずしも現在のステージ
座標と倍率とに対応している訳ではないので、SEM像
にオーバレイ表示したマークや、SEM像の表示色を変
えてやることによりSEM像が有効かどうかを示すこと
が効果的である。
【0027】
【発明の効果】本発明では、画像変化判定手段の判定に
よってSEM像に所定の有意な変化がない場合、画像の
取得を中断して不要な電子ビームの照射を抑えることが
でき、また、状態変化要因検出手段によって状態変化要
因が検出された場合、画像取得を再開することで、例え
ば、マスク図とSEM像との対応を図ることができ、S
EM像の有効性を確保することができる。
【0028】したがって、測定点探索中における電子ビ
ームの照射を抑えることができ、試料に付着するコンタ
ミネーションを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図2】I/O調整回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図3】SEM像取得回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図4】SEM像変化判定回路の構成を示すブロック図
である。
【図5】対応有効性表示回路の構成を示すブロック図で
ある。
【図6】本実施例の連続モードでの動作例を説明するた
めのフローチャートである。
【図7】本実施例の自動終了モードでの動作例を説明す
るためのフローチャートである。
【図8】従来と本発明との電子ビーム照射時間の差を示
す図である。
【符号の説明】
1 顕微鏡本体 2 I/O調整回路 3 SEM像取得回路(画像取得手段) 4 SEM像変化判定回路(画像変化判定手
段) 5 対応有効性表示回路(対応有効性表示手
段) 6 ステージコントローラ 7 ワークステーション(状態変化要因検出手
段) 8 SEM像自動取得部 9 ビデオインターフェース 10 視野指定部 11 ガンアライメントデータレジスタ 12 フォーカス非点データレジスタ 13 対物レンズアライメントデータレジスタ 14 倍率データレジスタ 15 コントラストブライトネスデータレジス
タ 16 データ比較回路 17 コントラストブライトネスデータレジス
タ 18,19 パラレルI/Oインターフェース 21 ブランキング信号発生回路 22 倍率制御回路 23 スキャンジェネレータ 24 フレームメモリ(画像メモリ) 25 A/D変換回路 31 変化判定回路 32 フレームメモリ(画像メモリ) 41 ルックアップテーブル 42 D/A変換回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】観測対象となる試料を載置し、該試料を二
    次元平面上の任意の位置に移動するステージと、 該ステージ上の該試料に電子ビームを照射し、該試料か
    ら放出される二次電子に基づいて画像を取得する画像取
    得手段と、 該画像取得手段により取得された画像を画像メモリに保
    持するとともに、表示装置に表示する画像表示手段と、 を備えた走査型電子顕微鏡であって、 前記画像取得手段による画像の連続取得中に、該画像に
    所定の有意な変化が発生していないかどうかを判定する
    画像変化判定手段と、 画像取得に関する所定の状態変化要因の発生を検出する
    状態変化要因検出手段と、 を有し、 該画像変化判定手段の判定により該画像に所定の有意な
    変化がない場合、画像の取得を中断し、該状態変化要因
    検出手段により状態変化要因を検出した場合、画像取得
    を再開することを特徴とする走査型電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】前記画像変化判定手段は、前記画像メモリ
    に保持された画像、及び新たに画像メモリに保持される
    画像の差分の絶対値のn乗和S、あるいは該n乗和Sの
    1/n乗を画像データの平均値Aを規格化した値S1/n
    /Aが所定の閾値以下である場合、取得画像に有意な変
    化が発生していないと判定することを特徴とする請求項
    1記載の走査型電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】前記画像取得手段は、所定の条件により、
    1フレームあるいは数フレームの画像を取得した後、自
    動的に画像取得を終了する機能を有し、 前記ステージの座標と、現在の倍率と、前記画像表示手
    段に現在表示されている画像との対応がとれているかど
    うかの有効性を示す対応有効性表示手段を有することを
    特徴とする請求項1、または2記載の走査型電子顕微
    鏡。
JP4051376A 1992-03-10 1992-03-10 走査型電子顕微鏡 Withdrawn JPH05258704A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243906A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡
JP2007012624A (ja) * 2006-07-10 2007-01-18 Hitachi Ltd パターンマッチング方法、及び装置

Cited By (4)

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