JPH06196117A - 走査電子顕微鏡における自動画像調整方法 - Google Patents

走査電子顕微鏡における自動画像調整方法

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JPH06196117A
JPH06196117A JP34569892A JP34569892A JPH06196117A JP H06196117 A JPH06196117 A JP H06196117A JP 34569892 A JP34569892 A JP 34569892A JP 34569892 A JP34569892 A JP 34569892A JP H06196117 A JPH06196117 A JP H06196117A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像評価信号のS/N比が増大し、自動画像
調整の精度などを向上させることができる走査電子顕微
鏡における自動画像調整方法を実現する。 【構成】 信号局在判定ユニット15は、画像メモリー
9に記憶された2次元の画像信号のうち、X,Y両方向
について各画素の射影データを得るようにしている。さ
らに、信号局在判定ユニット15は、各画素番号ごとに
積算された信号の累積データを得るようにしている。ユ
ニット15は累積データに基づいて信号量の多い領域が
試料の走査領域の内の一部分に偏在しているかを判断
し、偏在していれば、その走査位置情報をコンピュータ
11に供給する。コンピュータは供給された情報に基づ
いて走査信号発生回路6を制御する。その結果、信号量
の多い試料領域で電子ビームの走査が行われ、その際、
対物レンズ3の励磁強度をステップ状に変化させ、自動
的な画像調整動作が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを試料上で
2次元的に走査し、試料からの2次電子などを検出し、
試料の走査像を得るようにした走査電子顕微鏡における
自動画像調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の走査電子顕微鏡を示してい
る。図中1は電子銃であり、電子銃1からの電子ビーム
は集束レンズ2,対物レンズ3によって試料4上に細く
集束される。また、電子ビームは偏向コイル5に走査信
号発生回路6からの走査信号を供給することにより偏向
される。試料4への電子ビームの照射に基づいて発生し
た2次電子は2次電子検出器7によって検出される。検
出器7の検出信号はAD変換器8によってディジタル信
号に変換された後、画像メモリ9に供給されて記憶され
る。
【0003】画像メモリ9中の画像データは微分フィル
タ処理やフーリエ変換・逆変換処理を行う処理回路10
により特定周波数領域の抽出処理などが行われる。画像
メモリー9のデータはコンピュータ11に送られ、走査
領域の信号について1画面分積算することにより画像評
価量を求めている。なお、画像メモリー9に記憶された
信号は適宜読み出され、陰極線管などの表示装置12に
供給されて像の表示を行うことができる。13は対物レ
ンズ3の励磁電源であり、電源13は、コンピュータ1
1からDA変換器14を介して供給される信号に基づい
て制御される。このような構成の動作を次に説明する。
【0004】まず、試料4の2次電子像を得る場合、コ
ンピュータ11からの指令に基づいて走査信号発生回路
6から2次元的な走査信号が偏向コイル5に供給され
る。この結果、試料の所望領域は電子ビームによって走
査される。試料4への電子ビームの照射に基づいて発生
した2次電子は検出器7によって検出され、検出信号は
AD変換された後画像メモリ9に供給されて記憶され
る。記憶された信号は、適宜読み出され表示装置に供給
されて2次電子像が表示される。
【0005】さて、このようにして得られた像の質は、
試料に照射される電子ビームのフォーカスの状態や非点
の状態に大きく依存する。そのため、像信号を得るに当
たっては事前にフォーカス合わせ動作や非点補正動作を
行うようにしている。ここでフォーカス合わせ動作につ
いて説明する。まず、コンピュータ11よりDA変換器
14を介して対物レンズ電源13を制御し、対物レンズ
3に供給する励磁電流をステップ状に変化させる。この
励磁電流のステップ状の変化の都度、画像メモリー9に
記憶された一画面分の信号は、コンピュータ11内で積
算され、その値は記憶される。
【0006】なお、画像メモリーに記憶された信号は、
処理装置10で微分フィルタ処理やフーリエ変換・逆変
換処理が施され、特定周波数領域の抽出が行われる。コ
ンピュータ11内での積算結果はその特定の励磁状態に
おける画像評価量であり、各励磁電流に応じてその評価
量が得られる。コンピュータ11は全てのステップ状の
励磁強度に対応した評価量が得られた後、画像評価量が
最大となる励磁強度を確認し、対物レンズ3がその励磁
強度となるように電源13を制御する。その結果、電子
ビームはフォーカスが合った状態で試料4上に照射され
る。上記説明はフォーカス合わせを例に説明したが、非
点補正を行う場合には、同様な方式を非点補正レンズの
強度をステップ状に変化させることによって実行され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記したようなフォー
カス合わせにおいては、一次電子ビーム照射による試料
ダメージを回避する目的などで、照射電流量を減らして
行う場合には、2次電子信号(必然的に画像評価量)の
S/N比が下がり、調整値に対する画像評価量の最大値
を求めることが困難となり、自動調整精度が落ちたり、
自動調整ができなくなったりする。特に、電子ビームの
走査領域の多くの部分がほとんど均一な表面を有してお
り、画像評価信号の発生に寄与する凹凸状の構造がほと
んどない場合には、上記のようなエラーが生じやすい。
【0008】半導体製造工程におけるレジストパターン
の評価などでは、このような孤立パターンを観察するこ
とが多い。このような場合は、走査領域を目標パターン
を中心に狭めてやる(倍率を上げる)ことにより、画像
評価信号が増大し、結果が改善されることが多い。しか
しながら、観察位置に自動位置決め後引き続いて自動画
像調整を行う場合には、位置決め精度を越えた高い倍率
では目標パターンが走査領域に入ってこない場合が発生
し、目的を達成することができないなどの問題がある。
【0009】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、画像評価信号のS/N比が増大
し、自動画像調整の精度・成功確率を向上させることが
できる走査電子顕微鏡における自動画像調整方法を実現
するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく走査電子
顕微鏡における自動画像調整方法は、特定の視野におい
て、電子ビームの試料への照射条件をステップ状に変化
させ、各ステップ状の照射条件ごとに試料への電子ビー
ムの照射に基づいて得られた信号を評価して最適照射条
件を選定し、該最適条件に電子ビームの照射条件を設定
する自動画像調整ステップを行い、その後該特定視野の
走査像を得るようにした走査電子顕微鏡において、特定
方向への電子ビームの走査ごとの信号を積算し、積算デ
ータから積算信号強度の大きい部分が集中している走査
領域を判定し、該判定した走査領域に特定視野を限定し
て前記自動画像調整ステップを行うようにしたことを特
徴としている。
【0011】
【作用】本発明に基づく走査電子顕微鏡における自動画
像調整方法は、特定の視野において、特定方向への電子
ビームの走査ごとの信号を積算し、積算データから積算
信号強度の大きい部分が集中している走査領域を判定
し、該判定した走査領域に特定視野を限定し、その後限
定された特定視野で電子ビームの試料への照射条件をス
テップ状に変化させ、各ステップ状の照射条件ごとに試
料への電子ビームの照射に基づいて得られた信号を評価
して最適照射条件を選定し、該最適条件に電子ビームの
照射条件を設定する自動画像調整ステップを行うように
した。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図2は本発明に基づく方法を実施するた
めの走査電子顕微鏡の一例を示しているが、この図と図
1の従来装置と同一部分は同一番号を付し、その詳細な
説明は省略する。図2の構成と図1の構成と相違する点
は、画像メモリー9に信号局在判定ユニット15を接続
した点である。信号局在判定ユニット15は、画像メモ
リー9に記憶された2次元の画像信号のうち、X,Y両
方向について各画素の射影データを得るようにしてい
る。すなわち、X,Y方向の各画素番号ごとに記憶され
ている信号強度を積算する。
【0013】さらに、信号局在判定ユニット15は、各
画素番号ごとに積算された信号の累積データを得るよう
にしている。例えば、図3(a)は走査領域Sで電子ビ
ーム走査を行った場合に得られた像を示している。図中
Aの部分が信号量の多い部分(例えば、細かい凹凸が多
数ある部分)である。このような像信号についてX方向
の各画素番号ごとに画像メモリー9に記憶されている信
号強度を積算し、さらにその積算値を累積すると図3
(b)のグラフが得られる。また、Y方向の各画素番号
ごとに画像メモリー9に記憶されている信号強度を積算
し、さらにその積算値を累積すると図3(c)のグラフ
が得られる。判定ユニット15は、X,Y両方向につい
て、総累積信号量Ix,Iyの特定の2つの割合、例え
ば、20%と80%の画素位置x1,x2,y1,y2
を求める。
【0014】さらに、信号局在判定ユニット15は、
(x1−x2),(y1−y2)とX,Y方向の全画素
数の比が使用した2つの割合の差(上記例では60%)
よりも極端に小さい場合には、信号量の多い領域Aが試
料の走査領域Sの内の一部分に遍在しているものと判断
し、画素位置の情報x1,x2,y1,y2をコンピュ
ータ11に供給する。コンピュータは供給された情報に
基づいて、走査領域が[x1,x2],[y1,y2]
となるように走査信号発生回路6を制御する。その結
果、図4に示すように信号量の多い部分Aで走査領域
S′により電子ビームの走査が行われる。このS′の領
域で電子ビームを走査し、従来と同様に対物レンズ3の
励磁強度をステップ状に変化させ、自動的な画像調整動
作が行われる。
【0015】図5は本発明の他の実施例を実施するため
の走査電子顕微鏡の一例を示しており、図1と同一部分
には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。この
実施例で、2次電子検出器7の出力信号は微分回路16
に供給されて微分される。微分された信号は絶対値回路
17を介して積分回路18に供給されて一水平走査ごと
に信号強度の積分が行われる。積分回路18の積分結果
はAD変換器19によってディジタル信号に変換された
後コンピュータ11に供給される。コンピュータ11
は、供給された各水平走査ごとの信号の積分値を累積す
る。
【0016】ここで、図6(a)に示すような走査領域
Sで各水平走査ごとの信号強度を積分すると、図6
(b)に示すようなグラフが得られる。さらに、その積
分値を累積すると、図6(c)に示すグラフが得られ
る。コンピュータ11は、この図6(c)に示すグラフ
に応じた信号から、総累積信号量Iyの特定の2つの割
合、例えば、20%と80%の画素位置y1,y2を求
める。さらに、コンピュータ11は、(y1−y2)と
垂直方向の全画素数の比が使用した2つの割合の差(上
記例では60%)とほぼ等しい場合には、信号強度の大
きい試料部分が電子ビームの走査領域Sにほぼ均等に分
布しているものと判断し、走査領域の変更は行わずに前
記した自動的な画像調整動作を実行する。
【0017】次に、図7(a)に示すような走査領域S
で各水平走査ごとの信号強度を積分すると、図7(b)
に示すようなグラフが得られる。さらに、その積分値を
累積すると、図7(c)に示すグラフが得られる。コン
ピュータ11は、この図7(c)に示すグラフに応じた
信号から、総累積信号量Iyの特定の2つの割合、例え
ば、20%と80%の画素位置y1,y2を求める。さ
らに、コンピュータ11は、(y1−y2)と垂直方向
の全画素数の比が使用した2つの割合の差(上記例では
60%)よりも極端に小さい場合には、信号量の多い領
域が試料の走査領域Sの内の一部分に偏在しているもの
と判断し、画素位置の情報y1,y2をコンピュータ1
1に供給する。コンピュータは供給された情報に基づい
て、走査領域が[y1,y2]となるように走査信号発
生回路6を制御する。その結果、垂直方向の走査範囲を
狭めて電子ビームの走査が行われる。この場合、得られ
る像は図7(d)に示すように、垂直方向の像倍率が高
くなる。このようにして信号量の多い部分で電子ビーム
の走査が行われ、従来と同様に対物レンズ3の励磁強度
をステップ状に変化させ、自動的な画像調整動作が行わ
れる。
【0018】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、電子ビームの走
査領域の調整の為のy1,y2の判定は、電子ビームの
照射条件のステップ状の変化ごとに行っても良く、ある
いは、最初の1ステップや最大信号強度が得られた1ス
テップのみに限定して行っても良い。また、フォーカス
合わせ動作を例に説明したが、非点補正動作にも本発明
を適用することができる。さらに、2次電子を検出する
ようにしたが、反射電子を検出する場合にも本発明を使
用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく走
査電子顕微鏡における自動画像調整方法は、特定の視野
において、特定方向への電子ビームの走査ごとの信号を
積算し、積算データから積算信号強度の大きい部分が集
中している走査領域を判定し、該判定した走査領域に特
定視野を限定し、その後限定された特定視野で電子ビー
ムの試料への照射条件をステップ状に変化させ、各ステ
ップ状の照射条件ごとに試料への電子ビームの照射に基
づいて得られた信号を評価して最適照射条件を選定し、
該最適条件に電子ビームの照射条件を設定する自動画像
調整ステップを行うようにしたので、画像評価信号のS
/N比が増大し、自動画像調整の精度・成功確率を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の走査電子顕微鏡を示す図である。
【図2】本発明を実施するための走査電子顕微鏡の一例
を示す図である。
【図3】図2に示した走査電子顕微鏡を用いる本発明の
一実施例を説明するための図である。
【図4】図2に示した走査電子顕微鏡を用いる本発明の
一実施例を説明するための図である。
【図5】本発明を実施するための走査電子顕微鏡の他の
例を示す図である。
【図6】図5に示した走査電子顕微鏡を用いる本発明の
一実施例を説明するための図である。
【図7】図5に示した走査電子顕微鏡を用いる本発明の
一実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 集束レンズ 3 対物レンズ 4 試料 5 偏向器 6 走査信号発生回路 7 2次電子検出器 8 AD変換器 9 画像メモリー 10 処理回路 11 コンピュータ 12 表示装置 13 励磁電源 14 DA変換器 15 信号局在判定ユニット 16 微分回路 17 絶対値回路 18 積分回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の視野において、電子ビームの試料
    への照射条件をステップ状に変化させ、各ステップ状の
    照射条件ごとに試料への電子ビームの照射に基づいて得
    られた信号を評価して最適照射条件を選定し、該最適条
    件に電子ビームの照射条件を設定する自動画像調整ステ
    ップを行い、その後該特定視野の走査像を得るようにし
    た走査電子顕微鏡において、特定方向への電子ビームの
    走査ごとの信号を積算し、積算データから積算信号強度
    の大きい部分が集中している走査領域を判定し、該判定
    した走査領域に特定視野を限定して前記自動画像調整ス
    テップを行うようにした走査電子顕微鏡における自動画
    像調整方法。
  2. 【請求項2】 特定の視野の2次元的電子ビーム走査に
    基づいて得られた信号を画像メモリーに記憶させ、X,
    Y両方向について各走査位置ごとに信号を積算し、X,
    Y両方向について積算データから積算信号強度の大きい
    部分が集中している走査領域を判定するようにした請求
    項1記載の走査電子顕微鏡における自動画像調整方法。
  3. 【請求項3】 特定の視野の2次元的電子ビーム走査に
    基づいて得られた信号について、一水平走査ごとに信号
    を積算し、垂直走査方向について積算データから積算信
    号強度の大きい部分が集中している走査領域を判定する
    ようにした請求項1記載の走査電子顕微鏡における自動
    画像調整方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013243128A (ja) * 2012-05-17 2013-12-05 Fei Co 適応走査を有する走査顕微鏡

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