JPH07176285A - 走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 - Google Patents
走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置Info
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- JPH07176285A JPH07176285A JP5322396A JP32239693A JPH07176285A JP H07176285 A JPH07176285 A JP H07176285A JP 5322396 A JP5322396 A JP 5322396A JP 32239693 A JP32239693 A JP 32239693A JP H07176285 A JPH07176285 A JP H07176285A
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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
- H01J37/02—Details
- H01J37/21—Means for adjusting the focus
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/21—Focus adjustment
- H01J2237/216—Automatic focusing methods
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動焦点合わせ機構による合焦点位置と異な
る高さ位置に自由に焦点を合わせることができるように
する。 【構成】 対物レンズ３によって集束された電子線１で
試料４を走査するとき試料から発生される電子信号１４
または画像信号を用いて焦点評価値を演算し、該焦点評
価値に基づいて対物レンズに流す励磁電流を制御する自
動焦点合わせ機構１０を含む走査電子顕微鏡の自動焦点
合わせ装置において、焦点補正値登録装置１２と、前記
自動焦点合わせ機構によって判定された合焦点位置に対
し焦点補正値登録装置に登録された補正値だけ焦点位置
を補正する手段を備える。
る高さ位置に自由に焦点を合わせることができるように
する。 【構成】 対物レンズ３によって集束された電子線１で
試料４を走査するとき試料から発生される電子信号１４
または画像信号を用いて焦点評価値を演算し、該焦点評
価値に基づいて対物レンズに流す励磁電流を制御する自
動焦点合わせ機構１０を含む走査電子顕微鏡の自動焦点
合わせ装置において、焦点補正値登録装置１２と、前記
自動焦点合わせ機構によって判定された合焦点位置に対
し焦点補正値登録装置に登録された補正値だけ焦点位置
を補正する手段を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査電子顕微鏡におけ
る自動焦点合わせに関するものである。
る自動焦点合わせに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡においては、図１に示す
ように、図示しない電子銃から発生された電子線１を、
偏向コイル２Ｘ，２Ｙによって走査し、対物レンズ３に
よって細く集束して観察試料４に照射する。試料４から
発生した二次電子１４は検出器５によって検出される。
増幅器６で増幅された電子信号を図示しないモニターの
輝度変調信号として利用し、偏向コイル２Ｘ，２Ｙによ
る走査と同期させて輝度変調することによりモニター画
面に試料４の走査電子顕微鏡像が得られる。ステージ１
５は、外部記憶装置に格納されている、測定すべき点の
座標が登録されているウェーハ情報ファイルより、測定
点の座標データを受け取り、然るべき測定点にウェーハ
を移動することができる。このウェーハ情報ファイル
は、ゲート作成あるいはコンタクトホール作成プロセス
等のウェーハの処理プロセス毎、または１Ｍメモリある
いは４Ｍメモリウェーハ等のウェーハの種類毎に登録
し、各ウェーハを測定するときに操作者が外部記憶装置
からロードするものである。
ように、図示しない電子銃から発生された電子線１を、
偏向コイル２Ｘ，２Ｙによって走査し、対物レンズ３に
よって細く集束して観察試料４に照射する。試料４から
発生した二次電子１４は検出器５によって検出される。
増幅器６で増幅された電子信号を図示しないモニターの
輝度変調信号として利用し、偏向コイル２Ｘ，２Ｙによ
る走査と同期させて輝度変調することによりモニター画
面に試料４の走査電子顕微鏡像が得られる。ステージ１
５は、外部記憶装置に格納されている、測定すべき点の
座標が登録されているウェーハ情報ファイルより、測定
点の座標データを受け取り、然るべき測定点にウェーハ
を移動することができる。このウェーハ情報ファイル
は、ゲート作成あるいはコンタクトホール作成プロセス
等のウェーハの処理プロセス毎、または１Ｍメモリある
いは４Ｍメモリウェーハ等のウェーハの種類毎に登録
し、各ウェーハを測定するときに操作者が外部記憶装置
からロードするものである。
【０００３】ところで、検出器５によって検出される電
子信号の時間微分値（あるいは位置微分値）の絶対値
は、試料４に電子線１の焦点が合っているほど大きな値
となるため、合焦状態を評価する指標として利用するこ
とができる。図１の点線内に、この指標を利用した従来
の合焦点検出装置１０の一例を示す。焦点合わせを行う
時は、焦点制御装置７で対物レンズ（電磁レンズ）３の
励磁電流を順次、段階的に変化させながら、各励磁電流
にて電子線１を試料４上で走査する。そして、信号強度
微分装置８にて各々の励磁状態で得られる二次電子信号
強度の微分演算を行い、この信号の絶対値を一定走査期
間分だけ積分する。この結果、信号強度微分装置８の出
力として、各焦点状態に対応して得られる値を焦点評価
値と称することにする。各々の対物レンズの励磁状態で
得られた焦点評価値がピークとなる時を正焦点と考え、
ピーク検出装置９では焦点評価値のピークを検出し、焦
点制御装置７より焦点評価値がピークとなる励磁電流を
対物レンズ３に流すことにより焦点合わせが行われる。
子信号の時間微分値（あるいは位置微分値）の絶対値
は、試料４に電子線１の焦点が合っているほど大きな値
となるため、合焦状態を評価する指標として利用するこ
とができる。図１の点線内に、この指標を利用した従来
の合焦点検出装置１０の一例を示す。焦点合わせを行う
時は、焦点制御装置７で対物レンズ（電磁レンズ）３の
励磁電流を順次、段階的に変化させながら、各励磁電流
にて電子線１を試料４上で走査する。そして、信号強度
微分装置８にて各々の励磁状態で得られる二次電子信号
強度の微分演算を行い、この信号の絶対値を一定走査期
間分だけ積分する。この結果、信号強度微分装置８の出
力として、各焦点状態に対応して得られる値を焦点評価
値と称することにする。各々の対物レンズの励磁状態で
得られた焦点評価値がピークとなる時を正焦点と考え、
ピーク検出装置９では焦点評価値のピークを検出し、焦
点制御装置７より焦点評価値がピークとなる励磁電流を
対物レンズ３に流すことにより焦点合わせが行われる。
【０００４】次に、画像処理技術を利用して自動焦点合
わせを行う従来の方法について図２により簡単に説明す
る。図２において、図１と同じ機能部分には同じ符号を
付し、詳細な説明を省略する。増幅器６からの二次電子
信号を、偏向コイル２Ｘ，２Ｙと同期して走査されるモ
ニター１１の輝度変調信号とすることにより、モニター
１１上に試料４の査電子顕微鏡像が表示される。この画
像信号は、試料４上に電子線１の焦点が合っているほど
コントラストが大きくなるため、全画面の中で近隣の画
素間について各々微分、あるいは差分をとり、その絶対
値の総和をとると、焦点を評価する指標となる。ここで
は、この値を焦点評価値と称する。図２の点線内に、こ
の焦点評価値を利用した合焦点検出装置２０の一例を示
す。合焦点検出装置２０の動作は、焦点評価値の計算で
図１の信号強度微分装置８の代わりに、画像処理装置２
８がモニター１１からの画像信号を取り入れて焦点評価
値の計算を行う以外は図１と同様である。図１と同様
に、ピーク検出装置２９は焦点評価値のピークを検出
し、焦点制御装置７より焦点評価値がピークとなる励磁
電流を対物レンズ３に流すことにより焦点合わせが行わ
れる。
わせを行う従来の方法について図２により簡単に説明す
る。図２において、図１と同じ機能部分には同じ符号を
付し、詳細な説明を省略する。増幅器６からの二次電子
信号を、偏向コイル２Ｘ，２Ｙと同期して走査されるモ
ニター１１の輝度変調信号とすることにより、モニター
１１上に試料４の査電子顕微鏡像が表示される。この画
像信号は、試料４上に電子線１の焦点が合っているほど
コントラストが大きくなるため、全画面の中で近隣の画
素間について各々微分、あるいは差分をとり、その絶対
値の総和をとると、焦点を評価する指標となる。ここで
は、この値を焦点評価値と称する。図２の点線内に、こ
の焦点評価値を利用した合焦点検出装置２０の一例を示
す。合焦点検出装置２０の動作は、焦点評価値の計算で
図１の信号強度微分装置８の代わりに、画像処理装置２
８がモニター１１からの画像信号を取り入れて焦点評価
値の計算を行う以外は図１と同様である。図１と同様
に、ピーク検出装置２９は焦点評価値のピークを検出
し、焦点制御装置７より焦点評価値がピークとなる励磁
電流を対物レンズ３に流すことにより焦点合わせが行わ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術にお
いて、自動焦点合わせ時の対物電流値の設定点は、その
動作原理上、焦点評価値が二次電子信号強度の微分値の
積分などに依存しているために、走査領域から検出され
る信号強度の変化が大きい部分に焦点が合わせられる。
信号強度は、とりわけ試料上の高さのエッジ部分にて高
いコントラストを示すため、試料の走査領域内に異なる
高さの段差があるような場合には、対物レンズを順次変
化した時の焦点評価値のピークの現れ方は不安定になっ
たり、またその中でも特にコントラストの強く現れる試
料高さに焦点が設定された。しかしこの場合、観察者が
実際に観察を行いたい部分と、動作結果合わせられる部
分の焦点にずれが生じることがあった。
いて、自動焦点合わせ時の対物電流値の設定点は、その
動作原理上、焦点評価値が二次電子信号強度の微分値の
積分などに依存しているために、走査領域から検出され
る信号強度の変化が大きい部分に焦点が合わせられる。
信号強度は、とりわけ試料上の高さのエッジ部分にて高
いコントラストを示すため、試料の走査領域内に異なる
高さの段差があるような場合には、対物レンズを順次変
化した時の焦点評価値のピークの現れ方は不安定になっ
たり、またその中でも特にコントラストの強く現れる試
料高さに焦点が設定された。しかしこの場合、観察者が
実際に観察を行いたい部分と、動作結果合わせられる部
分の焦点にずれが生じることがあった。
【０００６】半導体ウェーハの量産工場では、決まった
プロセス後のウェーハのパターン寸法管理等に半導体ウ
ェーハ用の走査電子顕微鏡を用いている。ここでは、あ
らかじめ寸法管理すべき点を特定しておき、次々に生産
されてくるウェーハの同一点について寸法を測定して品
質管理を行う。管理するパターンは、ライン幅やホール
パターンの内径等であるが、プロセスの後の工程になる
ほどウェーハ上の段差は複雑になり、また、ホールパタ
ーンのボトムの内径測定時、あるいはラインパターンの
ボトムの寸法測定時には、エッジからの信号が強く、ボ
トムからの信号はそれほど強くないために、ボトムに焦
点を合わせたい場合でもエッジに焦点が合うなど、自動
焦点合わせ機構によると測定者の意図とは異なる高さに
焦点が合ってしまうことが多い。この焦点のずれが生じ
た場合には、ウェーハのパターン寸法測定点は常に同一
点で行われるために、大量のウェーハ全てについて自動
焦点合わせを実行後に、手動で焦点補正を行わねばなら
ず不便であった。また、この管理工程を全自動で行おう
とする時、上記のような場合には焦点の合わない状態で
測定を行うことになり、得られたデータの信頼性が低く
なり問題になる。
プロセス後のウェーハのパターン寸法管理等に半導体ウ
ェーハ用の走査電子顕微鏡を用いている。ここでは、あ
らかじめ寸法管理すべき点を特定しておき、次々に生産
されてくるウェーハの同一点について寸法を測定して品
質管理を行う。管理するパターンは、ライン幅やホール
パターンの内径等であるが、プロセスの後の工程になる
ほどウェーハ上の段差は複雑になり、また、ホールパタ
ーンのボトムの内径測定時、あるいはラインパターンの
ボトムの寸法測定時には、エッジからの信号が強く、ボ
トムからの信号はそれほど強くないために、ボトムに焦
点を合わせたい場合でもエッジに焦点が合うなど、自動
焦点合わせ機構によると測定者の意図とは異なる高さに
焦点が合ってしまうことが多い。この焦点のずれが生じ
た場合には、ウェーハのパターン寸法測定点は常に同一
点で行われるために、大量のウェーハ全てについて自動
焦点合わせを実行後に、手動で焦点補正を行わねばなら
ず不便であった。また、この管理工程を全自動で行おう
とする時、上記のような場合には焦点の合わない状態で
測定を行うことになり、得られたデータの信頼性が低く
なり問題になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、焦点検出装置
で合焦点であると判定された焦点位置に対して、あらか
じめ目的に応じて観察者が焦点補正値登録装置に登録し
た補正値だけ焦点位置の補正を行い、焦点制御装置で電
子線の焦点を設定すること、また、補正値はウェーハ情
報ファイルのデータから自動的に設定することによって
前記問題点を解決するものである。
で合焦点であると判定された焦点位置に対して、あらか
じめ目的に応じて観察者が焦点補正値登録装置に登録し
た補正値だけ焦点位置の補正を行い、焦点制御装置で電
子線の焦点を設定すること、また、補正値はウェーハ情
報ファイルのデータから自動的に設定することによって
前記問題点を解決するものである。
【０００８】すなわち、本発明は、対物レンズによって
集束された電子線で試料を走査するとき試料から発生さ
れる電子信号または画像信号を用いて焦点評価値を演算
し、該焦点評価値に基づいて対物レンズに流す励磁電流
を制御する自動焦点合わせ機構を含む走査電子顕微鏡の
自動焦点合わせ装置において、焦点補正値登録装置と、
前記自動焦点合わせ機構によって判定された合焦点位置
に対し焦点補正値登録装置に登録された補正値だけ焦点
位置を補正する手段を備えることを特徴とする。
集束された電子線で試料を走査するとき試料から発生さ
れる電子信号または画像信号を用いて焦点評価値を演算
し、該焦点評価値に基づいて対物レンズに流す励磁電流
を制御する自動焦点合わせ機構を含む走査電子顕微鏡の
自動焦点合わせ装置において、焦点補正値登録装置と、
前記自動焦点合わせ機構によって判定された合焦点位置
に対し焦点補正値登録装置に登録された補正値だけ焦点
位置を補正する手段を備えることを特徴とする。
【０００９】焦点位置の補正は、対物レンズに流す励磁
電流を補正することによって行うことができる。焦点補
正値登録装置に登録される補正値は、観察点の位置情報
と組み合わせて複数組登録することができる。また、焦
点補正値登録装置に登録される補正値は、試料の種類や
試料の処理プロセス毎に複数登録しておき、観察する試
料に応じて選択して使用することができる。
電流を補正することによって行うことができる。焦点補
正値登録装置に登録される補正値は、観察点の位置情報
と組み合わせて複数組登録することができる。また、焦
点補正値登録装置に登録される補正値は、試料の種類や
試料の処理プロセス毎に複数登録しておき、観察する試
料に応じて選択して使用することができる。
【００１０】
【作用】焦点補正値を予め登録しておくことにより、自
動焦点合わせのアルゴリズムで検出された合焦点位置か
ら、観察者の目的の焦点位置にずらして焦点合わせを行
うことを自動焦点合わせの処理の中で行うことが可能と
なる。
動焦点合わせのアルゴリズムで検出された合焦点位置か
ら、観察者の目的の焦点位置にずらして焦点合わせを行
うことを自動焦点合わせの処理の中で行うことが可能と
なる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を半導体ウェーハ観察用の電子
顕微鏡に応用した実施例を図１により説明する。ここ
で、半導体ウェーハは、前述のように主に大量の枚数の
同一の箇所を観察するもので、観察像の周辺は同様のパ
ターンを有しているものとする。
顕微鏡に応用した実施例を図１により説明する。ここ
で、半導体ウェーハは、前述のように主に大量の枚数の
同一の箇所を観察するもので、観察像の周辺は同様のパ
ターンを有しているものとする。
【００１２】図１のように、観察試料４へは従来の自動
焦点合わせ装置１０によって、図示していない電子銃か
ら発生される電子線１が対物レンズ３によって細く集束
され、照射される。試料を載置するステージ１５は、測
定すべき点の座標が登録されているウェーハ情報情報フ
ァイル１６より、測定点の座標データを受け取り、然る
べき測定点にウェーハを移動する。このウェーハ情報フ
ァイルは、ウェーハの種類毎に登録し、各ウェーハを測
定するときに操作者が外部記憶装置からロードするもの
である。２Ｘ，２Ｙは、上記電子線１を試料上で走査す
るための偏向コイルである。試料１から発生した二次電
子１４は検出器５によって検出され、増幅器６を介して
合焦点検出装置１０へ送られる。図１に図示した合焦点
検出装置１０は、対物レンズの励磁電流を順次、段階的
に変化させる焦点制御装置７、信号強度微分装置８、微
分値のピークを判定するピーク検出装置９で構成されて
いるが、もちろん図２のような画像処理装置を用いた構
成であってもよい。
焦点合わせ装置１０によって、図示していない電子銃か
ら発生される電子線１が対物レンズ３によって細く集束
され、照射される。試料を載置するステージ１５は、測
定すべき点の座標が登録されているウェーハ情報情報フ
ァイル１６より、測定点の座標データを受け取り、然る
べき測定点にウェーハを移動する。このウェーハ情報フ
ァイルは、ウェーハの種類毎に登録し、各ウェーハを測
定するときに操作者が外部記憶装置からロードするもの
である。２Ｘ，２Ｙは、上記電子線１を試料上で走査す
るための偏向コイルである。試料１から発生した二次電
子１４は検出器５によって検出され、増幅器６を介して
合焦点検出装置１０へ送られる。図１に図示した合焦点
検出装置１０は、対物レンズの励磁電流を順次、段階的
に変化させる焦点制御装置７、信号強度微分装置８、微
分値のピークを判定するピーク検出装置９で構成されて
いるが、もちろん図２のような画像処理装置を用いた構
成であってもよい。
【００１３】本実施例の焦点合わせ装置は、基本的には
前記従来の合焦点検出装置１０に、あらかじめ操作者１
３が設定した値をウェーハ情報ファイルの情報と対応さ
せて記憶しておく焦点補正値登録装置１２、及び登録し
た補正値を合焦点検出装置へ出力する焦点補正値設定装
置１１を追加したものである。図３に、電子線の焦点位
置と合焦点検出装置１０による焦点評価値の関係を示
す。この図では焦点位置がＪＦ点の時に焦点評価値が極
値となっており、ここに電子線の焦点を合わせると、焦
点の合った像が得られる。
前記従来の合焦点検出装置１０に、あらかじめ操作者１
３が設定した値をウェーハ情報ファイルの情報と対応さ
せて記憶しておく焦点補正値登録装置１２、及び登録し
た補正値を合焦点検出装置へ出力する焦点補正値設定装
置１１を追加したものである。図３に、電子線の焦点位
置と合焦点検出装置１０による焦点評価値の関係を示
す。この図では焦点位置がＪＦ点の時に焦点評価値が極
値となっており、ここに電子線の焦点を合わせると、焦
点の合った像が得られる。
【００１４】しかし、図４に示すようにレジスト４１が
塗布され、任意の点にホール４２が形成されている半導
体のプロセスウェーハ４３のような試料、あるいはライ
ンパターンのボトムに対して自動焦点合わせを行ったと
きには、所望の高さ位置に焦点が合わないことがある。
図４は、シリコンウェーハ上のレジストにあけられたホ
ールパターンの簡略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は上面図、（ｃ）は断面図である。図４（ｂ）の斜線部
は、自動焦点合わせ実行時に電子線を照射する場所を示
し、図４（ａ）、（ｃ）図の斜線部はレジストを表して
いる。
塗布され、任意の点にホール４２が形成されている半導
体のプロセスウェーハ４３のような試料、あるいはライ
ンパターンのボトムに対して自動焦点合わせを行ったと
きには、所望の高さ位置に焦点が合わないことがある。
図４は、シリコンウェーハ上のレジストにあけられたホ
ールパターンの簡略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は上面図、（ｃ）は断面図である。図４（ｂ）の斜線部
は、自動焦点合わせ実行時に電子線を照射する場所を示
し、図４（ａ）、（ｃ）図の斜線部はレジストを表して
いる。
【００１５】焦点を変化させながら、図４（ｂ）の斜線
部４５に電子線を照射して得られる二次電子信号強度の
変化は、パターンのエッジ部分に強く依存するために、
焦点がＪＦ点の高さに合った時に、検出される信号強度
の変化が大きくなる。その結果、ＪＦ点の高さで焦点評
価値は極値をとり、ＪＦ点に焦点が合う状況が生じる。
従って、観察を行いたい場所がホール４２のボトムすな
わちＯＢ点である場合には、焦点が合わない結果とな
る。
部４５に電子線を照射して得られる二次電子信号強度の
変化は、パターンのエッジ部分に強く依存するために、
焦点がＪＦ点の高さに合った時に、検出される信号強度
の変化が大きくなる。その結果、ＪＦ点の高さで焦点評
価値は極値をとり、ＪＦ点に焦点が合う状況が生じる。
従って、観察を行いたい場所がホール４２のボトムすな
わちＯＢ点である場合には、焦点が合わない結果とな
る。
【００１６】本実施例では、ＪＦ点を検出した後、焦点
補正値登録装置１２及び焦点補正値設定装置１１を用い
てあらかじめ設定したδＯだけ補正をかけることで、Ｏ
Ｂ点に焦点を合わせ、観察者の意図に応じた焦点合わせ
を行うことができる。また、１種類のウェーハ中の観察
測定点が異なる複数のパターンである時には、δＯが同
じ値をとらない場合があり、処理プロセスや種類の異な
るウェーハにおいてもδＯは同じ値をとらない。そこで
δＯは、例えばウェーハの種類、処理プロセス、測定点
の座標等のデータを納めたウェーハ情報ファイルのデー
タと結合させて、焦点補正値登録装置に登録しておき、
ある種類のウェーハに対するウェーハ情報ファイルのデ
ータがロードされたときに対応する焦点補正値登録装置
に登録してあるデータをロードするようにし、観察測定
のために移動した座標位置に対応して装置が自動的にδ
Ｏを設定することとする。
補正値登録装置１２及び焦点補正値設定装置１１を用い
てあらかじめ設定したδＯだけ補正をかけることで、Ｏ
Ｂ点に焦点を合わせ、観察者の意図に応じた焦点合わせ
を行うことができる。また、１種類のウェーハ中の観察
測定点が異なる複数のパターンである時には、δＯが同
じ値をとらない場合があり、処理プロセスや種類の異な
るウェーハにおいてもδＯは同じ値をとらない。そこで
δＯは、例えばウェーハの種類、処理プロセス、測定点
の座標等のデータを納めたウェーハ情報ファイルのデー
タと結合させて、焦点補正値登録装置に登録しておき、
ある種類のウェーハに対するウェーハ情報ファイルのデ
ータがロードされたときに対応する焦点補正値登録装置
に登録してあるデータをロードするようにし、観察測定
のために移動した座標位置に対応して装置が自動的にδ
Ｏを設定することとする。
【００１７】図５及び図６に、本発明による焦点補正を
含む自動焦点合わせの実行手順の例を示す。図５は、焦
点補正値登録装置１２に焦点補正値を登録する手順を示
す。焦点補正値を登録するには、まず登録モードを起動
し（ステップ５１）、ウェーハ情報登録装置のデータに
従いステージを移動して観察点を画面中央に合わせる
（ステップ５２）。次いで、従来型の合焦点検出装置に
よる自動焦点合わせを行い（ステップ５３）、自動焦点
合わせによって設定された焦点位置を読みとる（ステッ
プ５４）。ここでは焦点がＪＦに設定されていたとす
る。この焦点位置の読み取りは、装置によって自動的に
行われる。次に、操作者はマニュアルで焦点を希望する
焦点位置、例えばＯＢに調整する（ステップ５５）。装
置は、調整後の焦点位置ＯＢをステップ５４と同様に読
みとる（ステップ５６）。最後に、ステップ５７で補正
値δＯ（＝ＪＦ−ＯＢ）を計算し、その値を登録するこ
とによって、登録が終了する。焦点補正値を登録すべき
点が複数ある場合には、ステップ５２〜ステップ５７を
必要な数だけ繰り返すことになる。焦点補正値登録装置
１２によって登録された焦点補正値とその位置のデータ
は、焦点補正値設定装置１１によって合焦点検出装置１
０に導入される。
含む自動焦点合わせの実行手順の例を示す。図５は、焦
点補正値登録装置１２に焦点補正値を登録する手順を示
す。焦点補正値を登録するには、まず登録モードを起動
し（ステップ５１）、ウェーハ情報登録装置のデータに
従いステージを移動して観察点を画面中央に合わせる
（ステップ５２）。次いで、従来型の合焦点検出装置に
よる自動焦点合わせを行い（ステップ５３）、自動焦点
合わせによって設定された焦点位置を読みとる（ステッ
プ５４）。ここでは焦点がＪＦに設定されていたとす
る。この焦点位置の読み取りは、装置によって自動的に
行われる。次に、操作者はマニュアルで焦点を希望する
焦点位置、例えばＯＢに調整する（ステップ５５）。装
置は、調整後の焦点位置ＯＢをステップ５４と同様に読
みとる（ステップ５６）。最後に、ステップ５７で補正
値δＯ（＝ＪＦ−ＯＢ）を計算し、その値を登録するこ
とによって、登録が終了する。焦点補正値を登録すべき
点が複数ある場合には、ステップ５２〜ステップ５７を
必要な数だけ繰り返すことになる。焦点補正値登録装置
１２によって登録された焦点補正値とその位置のデータ
は、焦点補正値設定装置１１によって合焦点検出装置１
０に導入される。
【００１８】本発明による自動焦点合わせは、図６のよ
うにして行われる。ウェーハ登録装置のデータに従いス
テージを駆動して試料を移動し（ステップ６１）、焦点
補正登録装置によりウェーハの種類や処理プロセスに応
じて、ステージの座標に対応する補正値を選択する（ス
テップ６２）。次いで、従来型の自動焦点合わせ機構を
起動し合焦点位置を検出する（ステップ６３）。いま、
合焦点位置はＪＦになったとする。次に、登録した補正
値δＯをもとに（ＪＦ−δＯ）の演算を行い、対物レン
ズ３の励磁電流を補正して焦点位置をδＯだけずらし、
ＯＢ位置に焦点を設定して（ステップ６４）、焦点合わ
せを終了する。
うにして行われる。ウェーハ登録装置のデータに従いス
テージを駆動して試料を移動し（ステップ６１）、焦点
補正登録装置によりウェーハの種類や処理プロセスに応
じて、ステージの座標に対応する補正値を選択する（ス
テップ６２）。次いで、従来型の自動焦点合わせ機構を
起動し合焦点位置を検出する（ステップ６３）。いま、
合焦点位置はＪＦになったとする。次に、登録した補正
値δＯをもとに（ＪＦ−δＯ）の演算を行い、対物レン
ズ３の励磁電流を補正して焦点位置をδＯだけずらし、
ＯＢ位置に焦点を設定して（ステップ６４）、焦点合わ
せを終了する。
【００１９】なお、ステップ５４，５６，５７，６３，
６４等における焦点位置の読み取り、補正値の登録及び
焦点補正は、実際の距離ではなく、焦点位置を制御する
対物レンズ３を流れる励磁電流を対象にして自動的に行
われる。以上の実施例は、試料から発生する電子信号を
用いた合焦点検出装置に対する補正について示したが、
合焦点検出装置は観察画像を画像処理することで合焦点
を検出する方式のものであってもよい。
６４等における焦点位置の読み取り、補正値の登録及び
焦点補正は、実際の距離ではなく、焦点位置を制御する
対物レンズ３を流れる励磁電流を対象にして自動的に行
われる。以上の実施例は、試料から発生する電子信号を
用いた合焦点検出装置に対する補正について示したが、
合焦点検出装置は観察画像を画像処理することで合焦点
を検出する方式のものであってもよい。
【００２０】
【発明の効果】半導体ウェーハの製造工程における外観
検査の作業等、大量の異なる試料の複数点で同様の箇所
を観察する生産の管理工程等において、自動焦点合わせ
機能で合焦点であると判定される焦点位置と、実際に観
察を行いたい箇所の焦点位置にずれがある場合に、毎回
手動にて補正を加えることなく観察したい部分に自動焦
点合わせを行うことが可能となり、作業能率が大幅に改
善される。
検査の作業等、大量の異なる試料の複数点で同様の箇所
を観察する生産の管理工程等において、自動焦点合わせ
機能で合焦点であると判定される焦点位置と、実際に観
察を行いたい箇所の焦点位置にずれがある場合に、毎回
手動にて補正を加えることなく観察したい部分に自動焦
点合わせを行うことが可能となり、作業能率が大幅に改
善される。
【図１】本発明による自動焦点補正装置を備えた走査電
子顕微鏡の一実施例を示す概略図。
子顕微鏡の一実施例を示す概略図。
【図２】従来の画像処理による自動焦点合わせ機構の概
略図。
略図。
【図３】電子線の焦点位置と焦点評価値との関係を表す
グラフ。
グラフ。
【図４】自動焦点合わせ機能を用いて観察を行う試料の
例。
例。
【図５】補正値の登録手順を示すフロー図。
【図６】本発明による焦点合わせの実施手順を示すフロ
ー図。
ー図。
１…電子線、２Ｘ，２Ｙ…Ｘ及びＹの偏向コイル、３…
対物レンズ（電磁レンズ）、４…試料、５…検出器、６
…増幅器、７…焦点制御装置、８…信号強度微分装置、
９…ピーク検出装置、１０…合焦点検出装置、１１…焦
点補正値設定装置、１２…焦点補正値登録装置、１３…
操作者、１４…二次電子、１５…ステージ、１６…ウェ
ーハ情報ファイル
対物レンズ（電磁レンズ）、４…試料、５…検出器、６
…増幅器、７…焦点制御装置、８…信号強度微分装置、
９…ピーク検出装置、１０…合焦点検出装置、１１…焦
点補正値設定装置、１２…焦点補正値登録装置、１３…
操作者、１４…二次電子、１５…ステージ、１６…ウェ
ーハ情報ファイル
Claims (5)
- 【請求項１】 対物レンズによって集束された電子線で
試料を走査するとき試料から発生される電子信号を用い
て焦点評価値を演算し、該焦点評価値に基づいて対物レ
ンズに流す励磁電流を制御する自動焦点合わせ機構を含
む走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置において、 焦点補正値登録装置と、前記自動焦点合わせ機構によっ
て判定された合焦点位置に対し焦点補正値登録装置に登
録された補正値だけ焦点位置を補正する手段を備えるこ
とを特徴とする走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置。 - 【請求項２】 対物レンズによって集束された電子線で
試料を走査するとき試料から発生される画像信号を用い
て焦点評価値を演算し、該焦点評価値に基づいて対物レ
ンズに流す励磁電流を制御する自動焦点合わせ機構を含
む走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置において、 焦点補正値登録装置と、前記自動焦点合わせ機構によっ
て判定された合焦点位置に対し焦点補正値登録装置に登
録された補正値だけ焦点位置を補正する手段を備えるこ
とを特徴とする走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置。 - 【請求項３】 前記焦点位置を補正する手段は対物レン
ズに流す励磁電流を補正する手段であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の走査電子顕微鏡の自動焦点合わ
せ装置。 - 【請求項４】 焦点補正値登録装置に登録される補正値
は観察点の位置情報と組み合わせて複数組登録可能であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置。 - 【請求項５】 焦点補正値登録装置に登録される補正値
は、試料の種類や試料の処理プロセス毎に複数登録可能
であり、観察する試料に応じて選択して設定可能である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の走
査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05322396A JP3109785B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
| US08/355,927 US5512747A (en) | 1993-12-21 | 1994-12-14 | Auto focusing apparatus of scanning electron microscopes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05322396A JP3109785B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176285A true JPH07176285A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3109785B2 JP3109785B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=18143198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05322396A Expired - Lifetime JP3109785B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 走査電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512747A (ja) |
| JP (1) | JP3109785B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001186535A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-07-06 | Hewlett Packard Co <Hp> | 画像検出システム |
| EP1202320A2 (en) | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for charged particle beam microscopy |
| JP2004317772A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡のフォーカス合わせ装置 |
| US6946656B2 (en) | 2001-07-12 | 2005-09-20 | Hitachi, Ltd. | Sample electrification measurement method and charged particle beam apparatus |
| JP2005338096A (ja) * | 2001-07-12 | 2005-12-08 | Hitachi Ltd | パターン測定方法、及び荷電粒子線装置 |
| US8928485B2 (en) | 2008-07-25 | 2015-01-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged corpuscular ray apparatus |
| KR20210151679A (ko) * | 2020-06-05 | 2021-12-14 | 주식회사 히타치하이테크 | 전자 현미경 및 전자 현미경의 포커스 조정 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10172490A (ja) * | 1996-12-10 | 1998-06-26 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| JP3994691B2 (ja) * | 2001-07-04 | 2007-10-24 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線装置および自動非点収差調整方法 |
| US6278114B1 (en) * | 1997-12-19 | 2001-08-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for measuring dimensions of a feature of a specimen |
| US6476398B1 (en) * | 1999-03-05 | 2002-11-05 | Applied Materials, Inc. | Beam automation in charged-particle-beam systems |
| US6538249B1 (en) * | 1999-07-09 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Image-formation apparatus using charged particle beams under various focus conditions |
| DE10023505A1 (de) * | 2000-05-13 | 2001-11-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Reaktormodul mit Kapillarmembranen |
| JP3934854B2 (ja) * | 2000-05-29 | 2007-06-20 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| JP4434446B2 (ja) | 2000-07-21 | 2010-03-17 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 走査型電子顕微鏡の校正方法 |
| JP3968334B2 (ja) * | 2002-09-11 | 2007-08-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び荷電粒子線照射方法 |
| JP3944439B2 (ja) * | 2002-09-26 | 2007-07-11 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子線を用いた検査方法および検査装置 |
| JP2004214060A (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査電子顕微鏡及びそれを用いた試料観察方法 |
| JP2005005125A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
| JP2005129850A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Toshiba Corp | 荷電ビーム描画装置及び描画方法 |
| US7075077B2 (en) * | 2004-03-03 | 2006-07-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method of observing a specimen using a scanning electron microscope |
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| US7759642B2 (en) * | 2008-04-30 | 2010-07-20 | Applied Materials Israel, Ltd. | Pattern invariant focusing of a charged particle beam |
| JP6061496B2 (ja) * | 2012-05-21 | 2017-01-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン計測装置、パターン計測方法及びパターン計測プログラム |
| CN115219538A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-21 | 无锡量子感知研究所 | 校准方法、扫描电镜、控制装置和存储介质 |
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| JPS5814460A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-27 | Internatl Precision Inc | 電子顕微鏡の焦点合わせ方法及びこの方法を応用した像撮影方法及び装置 |
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| JP3021917B2 (ja) * | 1992-02-19 | 2000-03-15 | 日本電子株式会社 | 電子ビーム装置における自動焦点合わせと非点収差補正方法 |
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-
1993
- 1993-12-21 JP JP05322396A patent/JP3109785B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-14 US US08/355,927 patent/US5512747A/en not_active Expired - Lifetime
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| US7087899B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-08-08 | Hitachi, Ltd. | Sample electrification measurement method and charged particle beam apparatus |
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| US8835844B2 (en) | 2001-07-12 | 2014-09-16 | Hitachi, Ltd. | Sample electrification measurement method and charged particle beam apparatus |
| JP2004317772A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡のフォーカス合わせ装置 |
| JP4727132B2 (ja) * | 2003-04-16 | 2011-07-20 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡のフォーカス合わせ装置 |
| US8928485B2 (en) | 2008-07-25 | 2015-01-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged corpuscular ray apparatus |
| KR20210151679A (ko) * | 2020-06-05 | 2021-12-14 | 주식회사 히타치하이테크 | 전자 현미경 및 전자 현미경의 포커스 조정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5512747A (en) | 1996-04-30 |
| JP3109785B2 (ja) | 2000-11-20 |
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