JPH05258705A - 顕微鏡像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察位置や観察条件を変えた複数の顕微鏡像
を１つの表示装置内で表示しこれを適宜選択して観察可
能な顕微鏡像表示装置を提供する。 【構成】 複数の顕微鏡像を記憶するフレームメモリ８
と、該複数のフレームメモリに記憶された顕微鏡像を同
時にまたは切換えて表示する表示手段９とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学顕微鏡や走査型電
子顕微鏡等の試料像表示装置に関し、例えば、半導体ウ
エハの観察、検査および測定用の顕微鏡に対し適用され
る顕微鏡像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の顕微鏡試料像の表示装置を半導体
ウエハの観察、検査、測定用走査型電子顕微鏡を例に取
って説明する。近年半導体ディバイスの高集積化に伴
い、半導体ディバイス製造の途中工程でディバイスを観
察、検査、測定するために、光学顕微鏡より分解能が高
い走査型電子顕微鏡が使われるようになってきた。

【０００３】従来の走査型電子顕微鏡は試料に当てる電
子線の走査に直接同期した表示装置を使用していたた
め、表示の周期が長く長残光のＣＲＴを使用しても明る
いところでは観察しにくいという欠点があった。しかし
ながらこのような欠点は、最近の技術進歩により、試料
から得られる画像情報をデジタル化してフレームメモリ
に記憶しこのメモリの内容を適度に加工処理して、試料
上を走査する電子線とはまったく非同期の高速走査でＣ
ＲＴ上に表示することが可能になったため解消され、従
来に比べ格段に電子顕微鏡での観察がしやすくなった。
また、このものは、一度メモリに記憶してしまうと試料
上の電子線の走査を止めても試料像表示が可能であるた
め、長時間観察する場合の試料の電子線照射によるダメ
ージを少なくできるという長所をもっている。

【０００４】このような走査型電子顕微鏡を用いて半導
体ディバイス製造工程の途中でプロセスをモニターする
場合、半導体ウエハ上の複数の位置でパターン形状や構
造形成状態等が観察される。この場合、各観察位置で観
察目的に応じて倍率や観察層深さ等を変えて顕微鏡像を
観察し、あるいは同一位置で時間を経過させて顕微鏡像
を観察し、プロセス経過をモニターしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
走査型電子顕微鏡においては、１つの顕微鏡像を表示す
ることしか考えられていなかった。このため異なる観察
位置同士を比較する場合には不便であった。また、前の
観察位置に戻って観察する場合にはオペレータが観察条
件を設定し直さなければならず、操作が面倒であった。

【０００６】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであって、観察位置や観察条件を変えた複数の
顕微鏡像の観察の容易な顕微鏡像表示装置の提供を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る顕微鏡像表示装置において
は、複数の顕微鏡像、を記憶するフレームメモリと、該
フレームメモリに記憶された複数の顕微鏡像を同時にま
たは切換えて表示する表示手段とを具備している。請求
項２の発明においては、前記表示手段は、複数のフレー
ムメモリの顕微鏡像を画面分割により一画面上に表示可
能である。

【０００８】請求項３の発明においては、この顕微鏡像
表示装置はさらに、観察すべき試料を搭載する可動ステ
ージと、観察条件を入力する入力手段と、該観察条件に
応じて光学系を制御する光学系制御手段と、予め作成さ
れたシーケンスに従って、異なる条件で観察した複数の
顕微鏡像を前記フレームメモリに記憶させるとともに前
記表示装置に表示させるための顕微鏡制御手段とを具備
している。

【０００９】請求項４の発明においては、複数の顕微鏡
像を記憶するフレームメモリと；該フレームメモリに記
憶された顕微鏡像を同時にまたは切換えて表示する表示
手段と；観察すべき試料を搭載する可動ステージと；観
察条件を入力する入力手段と；該観察条件に応じて光学
系を制御する光学系制御手段と；前記観察条件を記憶す
る観察条件記憶手段と；前記フレームメモリの顕微鏡像
を選択して指定する指示手段と；異なる条件で観察した
複数の顕微鏡像を前記フレームメモリに記憶させるとと
もに前記表示装置に表示させ、さらに前記指示手段によ
り指定された顕微鏡像の観察条件を前記記憶手段から読
み出し指定された顕微鏡像をその観察条件で実時間で前
記表示装置に表示するように構成した顕微鏡制御手段を
具備している。

【００１０】

【作用】本発明の構成により、一旦フレームメモリに記
憶された複数の顕微鏡像が１つの表示装置により表示さ
れる。この場合、画面分割により同一画面上に複数の顕
微鏡像を表示することもできるし、また画面を切換えて
順次複数の顕微鏡像を表示することもできる。

【００１１】また、予め観察したい複数の観察位置や観
察条件をシーケンスプログラムとしてファイル化してお
くことにより、同一ロット内のウエハ等類似のウエハに
ついては自動的に複数の観察位置に移動してそれぞれの
観察条件で顕微鏡像が表示される。さらに、表示装置に
表示された複数の顕微鏡像のうち任意の１つについて、
倍率等の観察条件を変更して見たい場合、マウス等の指
示手段を用いてその顕微鏡像を選択指示することによ
り、その顕微鏡像が実時間表示に切換わり観察条件を任
意に変更して観察することができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る顕微鏡像表示装
置の構成図である。図において、１はこの表示装置全体
を制御して顕微鏡としての機能を果すためのＣＰＵを備
えた顕微鏡制御装置、２は表示された複数の顕微鏡像の
うち１つを選択して指示するための指示装置（ポインテ
ィングデバイス）である。指示装置２としては、マウ
ス、トラックボール、ライトペン、タッチスクリーン、
ジョイスティックその他適当な画像指示位置入力手段を
用いることができる。３は例えばキーボードからなる入
力パネルであり、倍率や加速電圧等の観察条件および観
察すべき試料の搬送指示等を顕微鏡制御装置１に入力す
るためのものである。４は顕微鏡像取得時の観察条件を
一時的に記憶しておくための観察条件記憶装置、５は試
料の受渡しやステージの位置を制御するためのステージ
制御装置、６は電子顕微鏡の電子光学系を制御するため
の電子光学系制御装置、７は電子顕微鏡を構成する電子
レンズ等からなる電子光学系である。８はフレームメモ
リであり、電子光学系７を制御して取込んだ複数の画像
を一時的に記憶する。９は表示装置であり、フレームメ
モリ８に記憶された複数の顕微鏡像を任意に配置合成し
て画面上に表示する。１０は観察すべきウエハ等の試
料、１１は試料１０を搭載する試料ステージである。１
２は電子検出器であり、試料１０からの反射電子あるい
は２次電子を検出し観察点の画像信号を得る。電子光学
系７および試料１０、試料ステージ１１は図示しない真
空チャンバー内に収容され電子顕微鏡本体を構成する。
試料１０は、例えばオートウエハローダ、アンローダ等
の試料搬送手段（図示しない）により試料ステージ１１
上に搬送される。

【００１３】このようにフレームメモリを備えた電子顕
微鏡の画像表示には以下に説明する２通りの表示モード
がある。１つは現在観察している試料像をそのまま表示
する実時間表示モードである。この実時間表示モードで
は、観察倍率や加速電圧およびフォーカス等の観察条件
を変更したり試料を移動して別の場所を観察することが
リアルタイムで行なわれる。

【００１４】他の１つはフレームメモリに既に取込んで
ある画像を表示するメモリ表示モードである。このメモ
リ表示モードはメモリに記憶された画像を表示するもの
であるため、当然のことながら表示された画像の観察条
件や観察位置を変えることはできない。ただし、フレー
ムメモリ上の記憶画像を複数枚表示する場合、それぞれ
の画像を表示枠（ウィンドウ）に切取って表示する関係
から、ウィンドウの大きさによってフレームメモリ上の
原画像を多少縮小拡大したりコントラストを調整するこ
とはできる。

【００１５】これら２つのモードのうち、実時間表示モ
ードの方が観察条件をただちに変更できるため、オペレ
ータにとっては常に実時間モードで観察することが操作
性の上で好ましい。しかしながら、半導体ウエハを試料
とする場合、ウエハに照射する電子線は極力少ない方が
望ましく実時間モードにおいて常にウエハに電子線が当
った状態としておくことは好ましくない。そこで、オペ
レータは試料上の観察したいパターンを探したり、最適
の観察条件を設定して顕微鏡像を確認するまでは実時間
モードで顕微鏡を操作し、観察条件が確定するとその条
件で画像をフレームメモリに取込み、その後は試料に対
する電子線の照射を停止しメモリ表示モードに切換えて
メモリ上の画像を表示させて観察を行なう。このように
オペレータは、２つの表示モードを適宜切換えながら顕
微鏡を操作する。

【００１６】以下本発明に係る顕微鏡像表示装置の作用
および操作手順を図４のフローチャートに従って説明す
る。まず、オペレータは顕微鏡制御装置１に直結した入
力パネル３を操作し観察したい試料１０のパターン位置
を指定する（ステップ２１）。顕微鏡制御装置１はこの
観察位置情報に基づいてステージ制御装置５に指令を送
りステージ１１を駆動して試料１０上の観察したいパタ
ーン位置を電子光学系７の光軸直下に移動させる（ステ
ップ２２）。ここで観察したいパターンに応じて電子光
学系７の加速電圧や観察倍率等の観察条件を設定し（ス
テップ２３）、検出器１２を介して得られた画像をフレ
ームメモリ８を通して表示装置９に表示させ画像を確認
する（ステップ２４）。観察条件を最適化し所望の顕微
鏡像が得られると、この画像をフレームメモリ８の第１
面に記憶させる。このときフレームメモリに画像を記録
するとともに、顕微鏡制御装置１はこの画像を取込んだ
時のステージ位置や加速電圧、観察倍率等の観察条件を
観察条件記憶装置４にフレームメモリ８内の画像と対応
づけるため例えば第１というインデックスを付けて自動
的に記憶させる（ステップ２５）。

【００１７】このようにして、最初の観察点を観察しそ
の画像を観察条件とともに記憶させた後、第２、第
３、．．．の観察点について順番に、全ての観察すべき
点を観察および記憶終了するまで上記ステップ２１〜２
５を繰り返す（ステップ２６）。即ち、オペレータは次
の観察位置を指定してステージを移動させ前述と同様に
観察条件を設定し画像を確認した後、フレームメモリ８
の第２面にこの画像を記憶させるとともにその観察条件
を記憶装置４に記憶させる。同様にして、観察したい複
数のパターン位置の顕微鏡像を次々にフレームメモリ８
の第３、第４、．．．第ｎ面に記憶させる。このとき、
それぞれの画像に対応する観察条件も第２、第３、第
４、．．．第ｎのインデックスを付けて観察条件記憶装
置４に記憶される。これらのステップ２１からステップ
２６までの操作は全て実時間表示モードで行なわれる。

【００１８】なお、１つの観察点が終了するごとにステ
ップ２１に戻って次の観察位置を指定する上記シーケン
ス構成に代えて、最初の観察位置指定ステップ２１にお
いて、観察すべき全ての位置を予め入力し、１つの位置
の観察が終了するとステージ移動ステップ２２に戻り以
後ステップ２３〜２５を繰り返すように構成してもよ
い。

【００１９】観察すべき画面を全てフレームメモリ８に
取込み終ると（ステップ２６ＹＥＳ）、オペレータは画
面表示のレイアウトを行なう（ステップ２７）。この画
面レイアウトの例を図２および図３に示す。図２は最も
基本的な画面４分割表示の例を示す。図３は４つのメモ
リ画面のうち一部が重なるように表示された例を示す。
なお、１画面に表示される顕微鏡像の数や大きさ、形状
あるいは重ね合わせ画像の位置等は例示されたレイアウ
トに限定されず各種レイアウトに変更可能である。この
ようにレイアウトされた画面の各ウィンドウの中にひと
つづつフレームメモリに記憶された顕微鏡像を表示する
（ステップ２８）。

【００２０】上記一連の操作はオペレータによって行な
われるが、この操作をレイアウトまで含めマクロコマン
ドとして手順ファイルにして顕微鏡制御装置１の補助記
憶装置に記憶しておくことにより、次からは手順ファイ
ル名を指定するだけで顕微鏡制御装置１が内部の補助記
憶装置から手順ファイルを読み出し表示画面のレイアウ
トを行ない、次にそのファイルに書かれた手順にしたが
って試料ステージを駆動し、観察条件を設定して画像を
取込み、その度にレイアウトされた画面のウィンドウの
中にひとつづつ顕微鏡像を表示していく。これらの操作
が自動化されることにより大幅な省力化が図られる。

【００２１】このとき表示されている複数の顕微鏡像は
全てフレームメモリ８に記憶された画像であり、表示モ
ードは自動的にメモリ表示モードに切換わる。したがっ
て、これらの画像は前述のようにこのままでは観察条件
の変更等はできない。しかしながら、この状態からひと
つのウィンドウ内の画像の観察条件を変更してリアルタ
イムで像観察を行ないたい場合が往々にしてある。本発
明では、以下に説明するステップによりこの操作を可能
にしマルチウィンドウ表示の操作性を格段に向上させて
いる。

【００２２】いま、図２または図３のように、複数の顕
微鏡像が１画面に表示され、メモリ表示モードになって
いるものとする。オペレータは指示装置（マウス）２を
操作して観察条件を変更して見たい顕微鏡像が表示され
ているウィンドウ内の任意の位置（例えば記号※で示す
位置）にマウスカーソルを移動させる。ここでマウスの
ボタンをクリックしこのウィンドウ内に表示された記憶
画像を指定する（ステップ２９）。これによりこのウィ
ンドウ内の画像だけが以下のようにして実時間表示に切
換わる。即ち、まず顕微鏡制御装置１が、マウスボタン
がクリックされた時点のマウスカーソルの位置を読取
り、そのウィンドウに対応する観察条件を観察条件記憶
装置４から読み出す（ステップ３０）。次に、顕微鏡制
御装置１は電子光学系制御装置６とステージ制御装置５
に読み出した観察条件の情報指令を送って電子光学系７
およびステージ１１を駆動し、その画像がフレームメモ
リ８に取込まれたときと全く同じ観察条件に設定する
（ステップ３１）。ここで前述の複数の画面分割レイア
ウト表示を止め、選択したウィンドウの顕微鏡像だけが
１画面全体に表示されるように画面レイアウトを自動的
に変更することも可能である（ステップ３２）。このス
テップ３２は選択的であり、画面レイアウトを変更しな
いで以下のシーケンスを実行してもよい。画面全体を１
つの画像表示に用いる状態を選択した場合には、前述の
選択指示した顕微鏡像を実時間で画面上に表示する（ス
テップ３３）。このような実時間観察においては、顕微
鏡像の倍率や加速電圧等の観察条件を変えたりステージ
を移動して別の画像を観察する等全ての条件を変更する
ことができる。勿論、実時間表示に切換える際、全画面
表示にするかウィンドウ内の表示にするかは選択的であ
るから、ウィンドウ内の表示にするようにプログラムを
組んでもよい。

【００２３】この後、さらに他の記憶顕微鏡像をその観
察条件を変更して実時間で観察する必要があれば、再び
画面を分割表示画面としてフレームメモリに記憶された
複数の画像を１画面上に表示する（ステップ２８）。こ
のように複数の記憶画像を表示する記憶像表示ステップ
２８に戻った後、観察したい画像を指定し前述のステッ
プ２９〜３３が繰り返される。

【００２４】なお、上記実施例では複数の顕微鏡像を画
面分割により１画面上に表示しこの中から観察したい１
つの画像を選択して指定する構成としたが、１画面に１
つの画像のみ表示し複数の画面を順番に切換えて表示し
その中から１つの画面を選択するように構成してもよ
い。また、複数の画像を画面分割された複数の画面にレ
イアウトし、これら各々が複数画像を有する複数の画面
を順番に切換えて表示し必要な画像を選択するように構
成してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る顕微
鏡像表示装置においては、複数の顕微鏡像をフレームメ
モリに記憶させこれら複数の画像を表示画面上で同時に
または切換えて表示するため、複数の記憶顕微鏡像のう
ちの１つを１つの表示装置上で容易に選択指示して観察
できる。これにより、一枚の試料上の複数の異なる観察
位置を同時に観察できるばかりでなく、同じ観察位置の
試料をプロセス進行に伴って時系列的に比較観察するこ
とが可能になる。これにより、例えば顕微鏡を半導体デ
バイス製造のプロセスモニターとして使用する場合、最
適なプロセス条件で製造したウエハのパターンと現在の
プロセス条件で製造したウエハのパターンを比較してプ
ロセス条件の変化を観察したり、プロセス変更時の問題
を究明するなど半導体製造分野において非常に有意義な
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る顕微鏡像表示装置の構
成図である。

【図２】 本発明に係る表示画面の画面分割の一例の説
明図である。

【図３】 本発明に係る表示画面の画面分割の別の例の
説明図である。

【図４】 本発明に係る顕微鏡像表示装置の操作および
作用を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１；顕微鏡制御装置、２；指示装置、３；入力パネル、
４；観察条件記憶装置、５；ステージ制御装置、６；電
子光学系制御装置、７；電子光学系、８；フレームメモ
リ、９；表示装置、１０；試料、１１；ステージ、１
２；電子検出器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の顕微鏡像、を記憶するフレームメ
   モリと、該フレームメモリに記憶された複数の顕微鏡像
   を同時にまたは切換えて表示する表示手段とを具備した
   ことを特徴とする顕微鏡像表示装置。
2. 【請求項２】 前記表示手段は、前記フレームメモリの
   複数の顕微鏡像を画面分割により一画面上に表示するこ
   とを特徴とする請求項１の顕微鏡像表示装置。
3. 【請求項３】 観察すべき試料を搭載する可動ステージ
   と、観察条件を入力する入力手段と、該観察条件に応じ
   て光学系を制御する光学系制御手段と、予め作成された
   シーケンスに従って、異なる条件で観察した複数の顕微
   鏡像を前記フレームメモリに記憶させるとともに前記表
   示装置に表示させるための顕微鏡制御手段とを具備した
   ことを特徴とする請求項１または２の顕微鏡像表示装
   置。
4. 【請求項４】 複数の顕微鏡像、を記憶するフレームメ
   モリと；該フレームメモリに記憶された複数の顕微鏡像
   を同時にまたは切換えて表示する表示手段と；観察すべ
   き試料を搭載する可動ステージと；観察条件を入力する
   入力手段と；該観察条件に応じて光学系を制御する光学
   系制御手段と；前記観察条件を記憶する観察条件記憶手
   段と；前記フレームメモリに記憶された複数の顕微鏡像
   を選択して指定する指示手段と；異なる条件で観察した
   複数の顕微鏡像を前記フレームメモリに記憶させるとと
   もに前記表示装置に表示させ、さらに前記指示手段によ
   り指定された顕微鏡像の観察条件を前記観察条件記憶手
   段から読み出し、指定された顕微鏡像をその観察条件で
   実時間で前記表示装置に表示するように構成した顕微鏡
   制御手段とを具備したことを特徴とする顕微鏡像表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記表示手段は、前記フレームメモリに
   記憶された複数の顕微鏡像を画面分割により一画面上に
   表示可能であることを特徴とする請求項４の顕微鏡像表
   示装置。