JPH07254387A - 走査型荷電粒子線顕微鏡 - Google Patents

走査型荷電粒子線顕微鏡

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Publication number
JPH07254387A
JPH07254387A JP6044617A JP4461794A JPH07254387A JP H07254387 A JPH07254387 A JP H07254387A JP 6044617 A JP6044617 A JP 6044617A JP 4461794 A JP4461794 A JP 4461794A JP H07254387 A JPH07254387 A JP H07254387A
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JP
Japan
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scanning
sample
correlation value
condition
charged particle
Prior art date
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Pending
Application number
JP6044617A
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English (en)
Inventor
Yoichi Watanabe
洋一 渡邊
Keiichi Hosoi
啓一 細井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6044617A priority Critical patent/JPH07254387A/ja
Publication of JPH07254387A publication Critical patent/JPH07254387A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】走査型電子顕微鏡のごとき荷電粒子線顕微鏡の
走査条件の決定を自動化して、操作性を向上させる。 【構成】制御装置10は、電子線による試料6の走査速
度や積算枚数等の走査条件を順次変えながら、各走査条
件毎に、検出回路10のフレームメモリに記憶した試料
像信号と予め記憶したテンプレートとのパターンマッチ
ングを行い、相関値の最も高い値を求める。制御装置1
0は、各走査条件毎に求めた相関値の最も高い値の中で
最も高い値の走査条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子線のような荷電粒
子線で試料を走査し、試料から得られる情報に基づき試
料を観察する走査型荷電粒子線顕微鏡に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば走査型電子顕微鏡は、試料
台に載せた試料上に電子線源からの電子線を集束させる
ための電子光学系と、集束した電子線で試料を走査する
ための偏向器と、試料から放出された二次電子等から試
料の情報を検出する検出器と、偏向器を制御する制御装
置と、試料像を表示するCRT等の表示器とから構成さ
れる。このような走査型電子顕微鏡は、電子線により試
料を走査し試料から得られた情報により表示器に画像を
表示するため、電子線の試料上での走査速度、積算枚数
(電子線の試料上での走査に同期して試料像を記憶する
フレームメモリに積算平均値を順次記憶する)等の走査
条件により表示像の分解能、コントラスト等が異なって
くる。そのため、試料が変わる時や観察倍率等装置の観
察条件が変わる毎に、オペレータが表示像を観察しなが
ら走査条件を変更し、最適な像観察のできる走査条件を
決定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、オペレータが表示像を観察しながら走査条件を変
更し、最適な像観察のできる走査条件を決定していたの
で、操作性が悪かった。本発明の目的は、走査型電子顕
微鏡のごとき荷電粒子線顕微鏡の走査条件の決定を自動
化して、操作性を向上させることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の本発明は、荷電粒子線で試料を走査
し、それによって試料より得られる情報に基づいて、試
料像を表示する走査型荷電粒子線顕微鏡において、前記
試料像の一部をテンプレートとして記憶するテンプレー
ト作成手段と、試料像と前記テンプレートとの相関値を
走査領域内での検出対象領域を順次変えながら求め、相
関値の最も高い値を検出する相関値検出手段と、荷電粒
子線の走査条件を変更する走査条件変更手段と、前記走
査条件変更手段に走査条件を順次変更させると共に、各
走査条件で前記位置検出手段の求めた相関値の最も高い
相関値を比較し、これらの中で相関値の最も高い相関値
の得られた走査条件を前記走査条件変更手段に設定させ
る制御手段と、を備えた走査型荷電粒子線顕微鏡を提供
する。また、請求項2に記載の本発明は、相関値検出手
段が、相関値の最も高い値を検出した前記走査領域内で
の位置を求める位置検出手段を備えている。
【0005】
【作用】請求項1と請求項2に記載の本発明は、画像の
最良の状態では相関値の最も高い値が得られるとの知見
に基づき、パターンマッチングによる相関値を求めるこ
とにより自動的に画像の最良の状態を判定している。ま
た、請求項2による本発明では、位置検出用のパターン
マッチングを利用して、自動的に最適の走査条件が得ら
れるため、特別の画像評価手段を設ける必要がない。
【0006】
【実施例】図1は本発明を適応した走査型電子顕微鏡の
光学系とこの光学系を制御する制御系および検出した試
料像を表示する表示系の概略を示す図である。図1にお
いて、電子線源1から射出した電子線は、コンデンサレ
ンズ2によって偏向器3の偏向中心に集束した後、対物
レンズ4により、試料台5に載置された試料6上に集束
する。偏向器3は試料上に集束した電子線を試料上で二
次元的に走査させる。この走査により試料6から放出し
た二次電子を検出器7で検出する。
【0007】制御装置10は、走査型電子顕微鏡全体の
動作を制御するコンピュータやこのコンピュータからの
指令を光学系の各部材の制御信号に変換する変換回路等
を含み、入力装置11の指令に基づき、光学系の各部を
制御する。制御装置10は、入力装置11に入力した走
査速度、走査回数等の走査条件で偏向器3を制御し、検
出器7が検出した検出信号を検出回路8の不図示のフレ
ームメモリに電子線の走査に同期して、所定の積算枚数
(走査回数に等しい)だけ記憶させる。制御装置10
は、不図示のフレームメモリに所定の積算枚数記憶する
と、積算平均処理をしてこの値を検出回路8のフレーム
メモリに記憶させ、表示器9として用いた例えばCRT
の走査に同期して、積算平均処理をした値をこのフレー
ムメモリから読みだし、CRTに試料像を表示させる。
制御装置10は、パターンマッチングを用いた位置検出
機能を有しており、表示器9の画面内に、入力装置11
からの指令で任意の大きさに変化する矩形カーソルを表
示させ、オペレータがこの矩形カーソルを用いて任意の
図形をテンプレートとして選択すると、このテンプレー
トを記憶し、走査領域を変えて得られた試料像と前記テ
ンプレートとの相関値を走査領域内での検出対象領域を
順次変えながら求め、相関値の最も高い走査領域内での
位置を検出する。また、制御装置10は、試料の走査領
域を変えたとき、テンプレートとして記憶した試料像の
位置を検出するのに合わせて、所定の順序で順次走査条
件を変更しつつ相関値の最も高い相関値を各走査条件で
比較し、各走査条件で得られた最も高い相関値のうちで
さらに最も高い相関値の得られた走査条件で偏向器3を
制御する。
【0008】このような構成の走査型電子顕微鏡の動作
を、図2に示した制御装置10のコンピュータの走査条
件の決定に関するフローチャート、図3、図4に示した
表示画面の一例及び、図5に示したテンプレートの一例
を用いて説明する。オペレータが入力装置11に動作開
始を指令すると、制御装置10は電子線源1、コンデン
サレンズ2、偏向器3、対物レンズ4、検出器7等に所
定の電圧を印加して、走査型電子顕微鏡を作動状態にす
る。電子線源1からの電子線は、実際の観察を開始する
まで不図示のシャッタにより遮られ、試料6には達しな
い。オペレータが入力装置11により観察を指令する
と、不図示のシャッタが開けられ、電子線が試料6に達
する。それと同時に、偏向器3に標準的な周期の偏向電
圧が印加され、電子線は試料6上を二次元的にラスタ走
査する。試料7から得られる二次電子は検出器6に補足
され、検出回路8で増幅、A/D変換され、試料6から
の情報として、偏向器3の走査に同期して不図示のフレ
ームメモリに記憶される。この際、フレームメモリの積
算枚数は標準的なものに設定されている。制御装置10
はフレームメモリの内容を表示器9の走査に同期して読
みだし、試料像を表示器9に表示させる。なお、軸調
整、焦点調整等は周知のように自動的に行われているも
のである。オペレータは、半導体基板のような規則的な
パターンを試料6として選択し、所定のパターンの線幅
を計測するときは、同じパターンを場所を変えて観察し
計測するため、観察し計測するパターンの座標値(設計
データに基づき、パターンの基準位置からの値で決定で
きる)を入力装置11に指定する。試料台5の位置は不
図示の干渉計により読み取られており、試料6の座標値
と試料台5の座標値とは、試料台5に試料6を載せる際
のアライメントによりほぼ対応がとれているから、周知
のように、観察し計測するパターンの座標位置を指定す
ることによって、電子顕微鏡の視野内に指定位置を持っ
てくることができる。すなわち、観測し計測するパター
ンは表示器9の画面内に表示される。
【0009】さて、このような場合、試料6の座標値と
試料台5の座標値とはアライメントにより、顕微鏡の視
野範囲内に所定のパターンが入る程度の精度であるか
ら、所定のパターンが視野(表示器9の画面内)のどこ
にあるかを決定しなければならない。そのため、オペレ
ータはパターンマッチングを用いた位置検出機能を使用
する。すなわち、オペレータは表示器の観察視野30内
で画面に表示された矩形カーソル31の位置と大きさを
入力装置11により調整し、パターンマッチングのため
のテンプレートを決定する。図3の例で図示の星型パタ
ーンをテンプレートとして入力装置11に指定すること
により、図5に示したような星型パターンのテンプレー
トが制御装置10に記憶される。そして、図3で実際に
計測されるパターンの部分が逆L型パターンの部分32
であるとすれば、オペレータが計測位置を指定すること
により指定したテンプレートの位置と計測位置との距離
(方向も含む)33もまた計測される。さて、試料6の
別の部分の逆L型パターンの部分320を計測する場
合、この別の部分が電子線の走査領域内にくるように、
試料台5が移動する。その結果、不図示のフレームメモ
リに新たな走査領域の試料像が記憶されると共に、表示
器9の観察視野30内には、新たな走査領域の試料像で
ある図4のようなパターンが表示されたとする(この表
示に対応した試料6上の領域が走査されていることにな
る)。すると、制御装置10は走査領域内での検出対象
領域を順次変えながら、記憶したテンプレートとの相関
値を求め、相関値の最も高い走査領域内での位置を検出
する。図5の例でいえば、相関値の最も高い位置は符号
51の位置にテンプレートが合致した時であり、この時
のテンプレートの位置は画面内で、例えば画面の左上を
基準位置(X0 ,Y0 )とした座標値(X1 ,Y1 )と
して示される。従って、テンプレートと最も相関値の高
い位置が分かれば逆L型パターンの計測部分320の位
置が距離33より分かる。計測部分320の位置は座標
値(X2 ,Y2 )として表すこともできるし、移動量
(ΔX,ΔY)として表すこともできる。さて、このよ
うにして試料6を観察する場合、半導体ウエハ等では、
同じ試料であっても処理工程のどの段階で観察している
のかによって、また、同じ種類(形成されたパターンが
同じもの)であっても別の試料の場合には、走査像の見
え方が異なるため、オペレータは試料像が最も鮮明に見
える走査条件を選択する必要がある。図2はこのような
場合に利用する制御装置10のフローチャートである。
試料6が試料台5上に新たに載置されると、制御装置1
0は予め定めた基準となる走査領域(例えば、試料6の
中心を含む領域)を走査するように、試料台5の位置を
制御し、テンプレートと同じパターンを有する領域を走
査できるように試料6の位置決めを行う(図2のステッ
プ20)。そして、予め定めた順番で走査条件を順次変
えつつ、パターンマッチングを繰り返しながら(図2の
ステップ21,22,24,25)、各走査条件での最
も相関の高い値を各走査条件に対応させて記憶する(図
2のステップ23)。予め用意した走査条件の全ての組
でのパターンマッチングを終了すると(図2のステップ
24)、いずれの走査条件のときが最も相関値が高いか
を調べる(図2のステップ26)。そして、最も相関値
の高い走査条件が最も像の見えの良いときであるから、
この走査条件を設定する(図2のステップ27)。この
ようにして、オペレータが試料7の新たな載置を指示す
る毎に、観察に最適の走査条件が自動的に設定される。
従って、オペレータは、新たな試料を試料台5に載置し
たことと、測長座標位置とを入力装置11から入力する
だけで、最適な走査条件が設定され、測長が行われる。
なお、以上の実施例では、測長位置を検出するためのパ
ターンンマッチングを走査条件の決定のために用いてい
るので、走査条件の決定のために特別のパターンマッチ
ング装置を設ける必要がないので優れているが、走査条
件決定のためのパターンマッチングは測長位置を検出す
るためのパターンマッチングと関係付ける必要は必ずし
もない。また、以上の実施例では、図2のステップ27
において、各走査条件での最も相関値の高い組み合わせ
の中でさらに最も相関値の高い場合の走査条件を探索し
ているが、このようにして求めた走査条件は、例えば走
査速度が遅い場合があったりするので、各走査条件での
最も相関値の高い組み合わせの中での平均的な相関値の
得られた走査条件を選択して設定したり、所定の値以上
の相関値の中で最も走査速度の速い走査条件を選択する
等、予め所定の条件を設定することができる。さらに、
走査条件は予め走査速度、積算枚数等の組み合わせを準
備しておき、オペレータが自由に設定できないようにし
ても良いし、また、オペレータが装置の性能から可能な
範囲内で自由にプログラムできるようにしても良い。そ
して、走査条件の組み合わせは、全てを実行するのでは
なく、全ての組み合わせをサブグループに分類し、各サ
ブグループの代表となる組み合わせを実行して、最適な
サブグループを選択し、つぎに選択したサブグループの
なかでの最適の組み合わせを選択するようにしても良
い。すなわち、まず最適な走査条件の存在しそうな付近
を粗く検出し、その後、その付近を詳細に検討すること
により、探索時間を短縮することができる。さらにま
た、以上の実施例では走査型電子顕微鏡について説明し
たが、本発明は、イオンビーム等他の荷電粒子線を用い
た顕微鏡にも同様に適用できるものである。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、最
適な走査条件を自動的に決定しているので、操作性が良
い操作型荷電粒子線顕微鏡を得ることができる。
【0011】また、請求項2に記載した発明のように、
位置検出用のパターンマッチングを流用すれば、装置構
成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であって、電子光学系を断
面で示した図である。
【図2】本発明に係わるコンピュータのフローチャート
を示す図である。
【図3】テンプレートを決定するための表示画面を示す
図である。
【図4】テンプレートマッチングを行う表示画面を示す
図である。
【図5】テンプレートの一例を示す図である。
【符号の説明】
9 ・・・表示器 10・・・制御装置 11・・・入力装置 30・・・観察画面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子線で試料を走査し、それによっ
    て試料より得られる情報に基づいて、試料像を表示する
    走査型荷電粒子線顕微鏡において、前記試料像の一部を
    テンプレートとして記憶するテンプレート作成手段と、
    試料像と前記テンプレートとの相関値を走査領域内での
    検出対象領域を順次変えながら求め、相関値の最も高い
    値を求める相関値検出手段と、荷電粒子線の走査条件を
    変更する走査条件変更手段と、前記走査条件変更手段に
    走査条件を順次変更させると共に、各走査条件で前記位
    置検出手段の求めた相関値の最も高い相関値から所定の
    条件に基づいて走査条件を定め、該定めた走査条件を前
    記走査条件変更手段に設定させる制御手段と、を備えた
    ことを特徴とする走査型荷電粒子線顕微鏡。
  2. 【請求項2】請求項1に記載した走査型荷電粒子線装置
    において、前記制御手段の前記所定の条件は、前記各走
    査条件で前記位置検出手段の求めた相関値の最も高い相
    関値の中で相関値の最も高い相関値であり、前記相関値
    検出手段はさらに、検出した相関値の最も高い値の得ら
    れた走査領域内での位置を検出する位置検出手段を有す
    ることを特徴とする走査型荷電粒子線顕微鏡。
JP6044617A 1994-03-16 1994-03-16 走査型荷電粒子線顕微鏡 Pending JPH07254387A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7129484B2 (en) 2004-01-21 2006-10-31 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for pattern recognition in energized charge particle beam wafer/slider inspection/measurement systems in presence of electrical charge
JP2012156026A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Hitachi High-Technologies Corp 半導体検査装置、及び荷電粒子線の画像、或いは光学条件の選択装置
JP2017198682A (ja) * 2017-05-25 2017-11-02 株式会社ホロン 電子ビーム画像取得装置および電子ビーム画像取得方法

Cited By (3)

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US7129484B2 (en) 2004-01-21 2006-10-31 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for pattern recognition in energized charge particle beam wafer/slider inspection/measurement systems in presence of electrical charge
JP2012156026A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Hitachi High-Technologies Corp 半導体検査装置、及び荷電粒子線の画像、或いは光学条件の選択装置
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