JPH08227679A

JPH08227679A - 走査信号処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH08227679A
Application number: JP7032011A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Honda; 和広本田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】安価に画質の優れた高い分解能の像や測長の
精度を高めることができる走査電子顕微鏡を実現する。【構成】一次電子ビーム１を試料３上にフォーカスさ
せて走査し、このフォーカスした一次電子ビーム１の照
射によって発生した２次電子ｅを検出器８で検出した信
号波形と、一次電子ビーム１を試料３上で少しデフォー
カスさせ、この一次電子ビーム１の照射によって発生し
た２次電子ｅを検出器８で検出した信号波形を信号反転
装置１８により、２次電子検出信号の符号を反転させて
所定のゲインを掛けて作成したデフォーカス反転信号波
形とを画像積算装置１６により合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画質の優れた分解能の
高い走査像を得ることができる走査電子顕微鏡における
画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査電子顕微鏡では、試料上で一次電子
ビームを２次元的に走査し、試料から得られた２次電子
を検出し、検出信号に基づいてこの２次電子像を観察し
ている。図１は従来の走査電子顕微鏡の画像処理装置を
示しており、１は一次電子ビームである。一次電子ビー
ム１は図示していないコンデンサレンズと対物レンズ２
によって細く集束され、試料３上に照射される。試料３
に照射される一次電子ビーム１は、２段の静電型偏向レ
ンズ４，５によって試料３上で２次元的に走査される。
なお、対物レンズ２には対物レンズ制御電源６から励磁
電流が供給され、２段の偏向レンズ４，５には偏向制御
電源７から走査信号が供給される。

【０００３】試料３への一次電子ビーム１の照射によっ
て発生した２次電子ｅは、２次電子検出器８によって検
出される。２次電子検出器８の検出信号は、信号取込装
置９を介して画像積算装置１０に供給される。画像積算
装置１０は、バッファフレームメモリー１１を用いて検
出信号８の積算処理を実行する。画像積算装置１０にお
いて積算処理された検出信号は、ビデオモニタ１２に供
給され、ビデオモニタ１２上には試料３の走査２次電子
像が表示される。このような構成の動作を次に説明す
る。

【０００４】一次電子ビーム１は対物レンズ２によって
試料３上に細く集束されて照射され、試料からは２次電
子ｅが発生する。また、一次電子ビームは偏向制御電源
７からの走査信号が供給される２段の偏向レンズ４，５
によって偏向され、試料３の任意の２次元領域が一次電
子ビーム１によって走査される。２次電子は２次電子検
出器８によって検出され、２次電子量に応じた電気信号
が得られる。検出器８からの信号は、信号取込装置９に
供給されるが、信号取込装置９には偏向制御電源７から
一次電子ビームの走査信号が供給されており、信号取込
装置９は電子ビームの走査位置に応じて２次電子検出信
号を画像積算装置１０に供給する。

【０００５】画像積算装置１０では、２次電子検出信号
をバッファフレームメモリー１１を用いて試料上の走査
位置に応じて積算処理を行う。すなわち、１枚分の画像
信号がバッファフレームメモリー１１に記憶され、次の
試料上の２次元走査に基づく信号とフレームメモリー１
１に記憶された信号とが信号積算装置１０において積算
され、積算された信号は再びフレームメモリー１１に保
存される。この結果、２次電子検出信号は積算され、積
算された検出信号はビデオモニタ１２に供給されること
から、このビデオモニタ１２上には試料３の走査２次電
子像が表示される。

【０００６】さて、通常、１回の電子ビームの走査に基
づく検出信号による走査画面では、２次電子検出信号量
が少ないため、ホワイトノイズが大きく、低い画質の像
しか得られないが、この図１に示した従来装置では、多
数回の走査に基づく検出信号を積算処理することでホワ
イトノイズを軽減させ、画質を向上させるようにしてい
る。

【０００７】図２は他の従来装置を示しており、図１の
従来装置と同一ないしはは類似の構成要素には同一番号
を付し、その詳細な説明は省略する。この図２の実施例
では、２次電子検出器８からの検出信号を信号取込装置
９を介して画像処理装置１３に供給するように構成して
いる。画像処理装置１３では、供給された２次電子検出
信号を数式処理し、得たい画質を作成している。この数
式処理としては、例えば、微分処理や周波数変調による
ノイズ除去、ラプラス変換による周波数展開等が用いら
れる。この画像処理装置１３として、コンピュータを用
い、より高度な画像処理も行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記した図１の従来装
置では、２次電子検出信号の積算処理を行っているの
で、信号量不足によるホワイトノイズの低減はできるも
のの、一次電子ビームのプローブ径の拡がりによる空間
分解能の劣化は改善することはできない。図３に試料３
の面上に一次電子ビームをフォーカスした場合の一次電
子ビームの電子密度ＥＢを示している。なお、この場
合、電子ビームは試料上で最小のプローブ径となってい
る。一次電子ビームは、コンデンサレンズや対物レンズ
等のレンズシステムの収差、一次電子の運動エネルギー
分布、および、回折収差などにより、ある径（Ｗｐ）内
に集群している。電子はほぼ中心に集群しているが、裾
野の方にも僅かに分散している。

【０００９】このような電子密度分布を有した一次電子
ビームで試料面上にあるパターンを走査した時に得られ
る、２次電子検出信号波形を図４に示す。図４で（ａ）
は２次電子検出信号波形Ｄを示し、（ｂ）は試料３の断
面を示しており、３ａは試料３上に設けられたパターン
である。また、（ｃ）は得られパターンの２次電子像Ｉ
を示している。この図に示すように、一次電子ビームの
拡がりによって、パターンの外側にも信号波形の裾野が
拡がり、得られる２次電子像は、図４（ｃ）のｄで示す
範囲で、パターンエッジがある程度ぼやけたものとなっ
ている。

【００１０】このような特徴を有する２次電子像におい
て、２つのパターンが近接している場合を考える。図５
はその場合の２次電子検出信号波形を示している。図５
で（ａ）は２次電子検出信号波形Ｄを示し、（ｂ）は試
料３の断面を示しており、３ｂ，３ｃは試料３上に設け
られたパターンである。また、（ｃ）は得られパターン
の２次電子像Ｉを示している。図４に示した１つのパタ
ーンの場合の検出信号波形が、パターンの近接程度によ
り、重なりを持つようになり、結果として、フォーカス
信号波形は、２つの信号波形の合成として現れる。従っ
て、２つのパターンが近付くにつれて、信号波形の重な
り部分が増加し、合成波形からは、２つのパターンを分
離して認識することができなくなってくる。これが一次
電子ビームプローブ径の拡がりによる空間分解能の劣化
であり、像の分解能悪化の要因となっている。

【００１１】また、前述したように、一次電子ビームプ
ローブ径の拡がりによって、パターンのエッジがある程
度ぼけてしまい、鮮明な２次電子像を得ることはできな
かった。更に、図１の構成では、信号波形を正方向に加
算するため、明るく見えるところはより明るくなってし
まい、２次電子像がギラついてしまい、明るいところに
ある微細構造が見えなくなってしまう問題があった。こ
のような場合には、コントラストを下げることによって
ギラつきにより見えなかった部分が確認できるようにな
るものの、その反面、他の箇所が見えなくなるという問
題が生じる。

【００１２】更にまた、このような特徴を有した走査電
子顕微鏡を半導体製造におけるウエハ上のパターン観察
・検査、あるいは測長に用いた場合に次のような問題も
発生している。

【００１３】図６にコンタクトホールＣの断面構造（図
６（ａ））、その２次電子像（図６（ｂ））および２次
電子検出信号波形Ｄ（図６（ｃ））を示している。コン
タクトホールＣはすり鉢状に形成され、コンタクトホー
ルＣの側面Ｓには、ホールの形成時のスタンディングウ
ェーブＳＷがある。このような形状のコンタクトホール
Ｃを走査電子顕微鏡で観察すると、コンタクトホールＣ
上部の側壁Ｓは、エッジ効果により、２次電子がより多
く発生して明るく、コンタクトホール底部Ｂは、２次電
子が試料面から上方に出にくいため、暗くなっしまう。
すなわち、図６（ｃ）に示した２次電子検出信号波形の
ピークツーピーク値ＰＰは大きく広がってしまう。

【００１４】この際に、コントラストを下げると、コン
タクトホール底部Ｂによる微細構造がより暗くなってし
まい、見えなくなる。逆に、コントラストを上げて暗い
コンタクトホール底部Ｂを明るくすると、コンタクトホ
ールの上部がギラついた２次電子像となり、コンタクト
ホール側壁ＳにあるスタンディングウェーブＳＷが明る
すぎて見えなくなってしまう問題点があった。

【００１５】また、図７（ｂ）に示すような、試料３上
のパターン３ａの測長を行った場合に、一次電子ビーム
のプローブ径の拡がりによって、図７（ａ）に示す一次
電子ビームの走査に基づく２次電子検出信号波形Ｄから
明らかなように、パターンのエッジがぼけてしまい、測
長誤差が大きくなる問題があった。

【００１６】一方、図２に示す画像処理装置を用いた従
来装置では、数式処理に膨大な時間が掛かったり、ある
周波数帯だけをフィルタリング処理すると、観察したい
箇所が見えなくなったり、ノイズが強調されてしまった
り、２次電子像として不自然な像となってしまう問題が
あった。また、専用の高価なコンピュータを用いた画像
処理装置では、コストアップとなる上に、転送時間が掛
かったり、データ処理が複雑で多大な処理時間を要し、
自動化できなかった。特に、半導体製造においては、ウ
エーハの観察・検査・測長には、スループットがコスト
上重要なこととなり、走査電子顕微鏡とは別の画像処理
装置を用いて画像処理することはトラブルの原因ともな
り、それを用いることはできない。

【００１７】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、安価に画質の優れた高い分解能の
像や測長の精度を高めることができる走査電子顕微鏡を
実現することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に基づ
く走査信号処理方法は、試料上で第１のプローブ条件で
走査を行い、この走査に基づいて得られた信号を検出
し、第１の信号を得るステップ、試料上で第２のプロー
ブ条件で走査を行い、この走査に基づいて得られた信号
を検出し、その信号を反転させて第２の信号を得るステ
ップ、第１の信号と第２の信号とを合成するステップよ
り成ることを特徴としている。

【００１９】本発明の請求項２に基づく走査信号処理装
置は、試料上でプローブを走査する手段、試料上のプロ
ーブの照射条件を変化させる手段、試料上のプローブ走
査に基づいて得られた信号を検出する検出手段、検出手
段からの検出信号を反転させる反転手段、検出手段から
の検出信号と、反転手段からの反転信号とを積算する信
号積算手段とを備えており、第１のプローブ照射条件に
よる検出信号と、第２のプローブ照射条件による反転信
号とを信号積算手段によって積算するように構成したこ
とを特徴としている。

【００２０】本発明の請求項３に基づく走査信号処理装
置は、請求項２の発明において、第１のプローブ照射条
件は、プローブを試料上でフォーカスさせた条件であ
り、第２のプローブ照射条件は、プローブを試料上でデ
フォーカスさせた条件であることを特徴としている。

【００２１】

【作用】本発明においては、試料上で第１のプローブ条
件で走査を行い、この走査に基づいて得られた信号と、
試料上で第２のプローブ条件で走査を行い、この走査に
基づいて得られた信号を検出し、その信号を反転させた
第２の信号とを合成する。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図８は本発明の一実施例である走査電子顕
微鏡を示しており、図１，図２の従来装置と同一ないし
は類似の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明
は省略する。２次電子検出器８からの検出信号は、信号
取込装置１５に供給される。信号取込装置１５からの信
号は、画像積算装置１６と、信号反転装置１８に供給さ
れる。画像積算装置１６には、２次電子像の１枚分の画
像データを保存するバッファフレームメモリー１７が接
続されている。

【００２３】信号反転装置１８は信号取込装置１５から
の信号の符号を反転させ、所定のゲインを掛けるように
している。前記画像積算装置１６は、信号取込装置１５
の出力信号と、信号反転装置１８の出力との２次電子像
１枚分の画像データを交互に積算し、平均処理してバッ
ファフレームメモリー１７に保存するように動作する。
１９は画像処理装置であり、偏向制御電源７からの走査
信号に基づき、対物レンズ制御電源６、信号取込装置１
５、画像積算装置１６を制御する。このような構成の動
作は次の通りである。

【００２４】さて、従来の走査電子顕微鏡において、２
次電子像は、ノイズを除去するために、フレームバッフ
ァフレームメモリー上で数枚分の２次電子像を画像積算
装置によって画像積算し、平均処理して得ていた。本実
施例では、フォーカスして作成した２次電子像と、デフ
ォーカスして作成した２次電子像の符号を反転し、所定
のゲインを掛けた２次電子像とを画像積算することを特
徴としている。

【００２５】図９にそのタイミングチャートを示す。図
９（ａ）は前記偏向制御電源７のタイミングチャート
を、図９（ｂ）は前記対物レンズ制御電源６のタイミン
グチャート示している。この図において、時刻ｔ₁〜ｔ
₂，ｔ₃〜ｔ₄，ｔ₅〜ｔ₆はそれぞれ画像処理装置１
９の制御に基づいて、偏向制御電源７が１枚分の２次電
子像を得られるように、前記上段偏向レンズ４と前記下
段偏向レンズ５を用いて制御している時間を示してい
る。時刻ｔ₁〜ｔ₂，ｔ₅〜ｔ₆は、画像処理装置１９
の制御に基づいて、対物レンズ制御電源６が偏向制御電
源７と同期して対物レンズ２の磁界の強さを一次電子ビ
ーム１が試料３上でフォーカスするように制御している
時間を示し、時刻ｔ₃〜ｔ₄は、画像処理装置１９の制
御に基づいて、対物レンズ制御電源６が偏向制御電源７
と同期して対物レンズ２の磁界の強さを一次電子ビーム
１が試料３上で少しデフォーカスするように制御してい
る時間を示している。

【００２６】前記時刻ｔ₁〜ｔ₂において、信号取込装
置１５は、画像処理装置１９の制御の下に、画像積算装
置１６に検出信号を供給し、画像積算装置１６はバッフ
ァフレームメモリー１７に保存されている画像データと
画像積算し、平均処理をしてバッファフレームメモリー
１７に平均処理した画像データを保存する。次に、時刻
ｔ₃〜ｔ₄において、信号取込装置１５は、画像処理装
置１９の制御の下に、信号反転装置１８に信号を供給
し、信号反転装置１８では入力された信号にゲインを掛
け、符号を反転して画像積算装置１６に出力し、画像積
算装置１６は、バッファフレームメモリー１７に保存さ
れている画像データと画像積算処理をしてバッファフレ
ームメモリー１７に平均処理した画像データを保存す
る。以下、時刻ｔ₅〜ｔ₆以降も同様な処理を行うこと
で画像積算を行い、ビデオモニタ１２に２次電子像を得
るようにしている。

【００２７】次に、上記した構成により、２次電子像の
空間分解能が向上する理由を詳説する。図３には一次電
子ビームを試料に照射したときの一次電子ビームのプロ
ーブ電子密度ＥＢを示した。一次電子ビーム１は、対物
レンズ２によって試料３上にフォーカスされるが、大部
分の電子は直径Ｗｐ内に集群しているものの、レンズの
収差等により、その周りに分散する電子が存在する。こ
のような特徴を有する一次電子ビームで、試料を図１０
に示すように走査した場合、試料３から発生した２次電
子を２次電子検出器８で検出し、電気信号に変換した２
次電子検出信号波形Ｄは、図４に示すようになること、
そして、一次電子ビームのプローブ径の拡がりにより、
試料上のパターンの２次電子像の輪郭部にぼやけた領域
ｄが生じることは既に述べた。また前記したように、試
料上にパターンが近接していた場合の検出信号波形は図
５のようになり、検出信号波形がパターンの間では合成
され、一次電子ビームのプローブ径の拡がりによって、
２次電子像において、パターンを分離できなくなり空間
分解能を劣化させてしまう。

【００２８】図８に示した本発明の実施例では、図１０
に示した、一次電子ビーム１を試料３上にフォーカスさ
せて走査し、このフォーカスした一次電子ビーム１の照
射によって発生した２次電子ｅを検出器８で検出した信
号波形と、図１１に示した、一次電子ビーム１を試料３
上で少しデフォーカスさせ、この一次電子ビーム１の照
射によって発生した２次電子ｅを検出器８で検出した信
号波形を信号反転装置１８により、２次電子検出信号の
符号を反転させて所定のゲインを掛けて作成したデフォ
ーカス反転信号波形とを画像積算装置１６により合成す
るようにしている。

【００２９】図１２には画像積算装置１６により合成さ
れた信号波形、試料の断面、２次電子像を示している。
図１２（ａ）は信号波形を示し、図１２（ｂ）は試料断
面であり、試料３上に単一のパターン３ａが形成されて
いる。図１２（ｃ）は合成波形に基づく２次電子像を示
している。図１２（ａ）で、Ｓ₁は一次電子ビーム１を
フォーカスさせた際に得られた検出信号波形であり、Ｓ
₂が一次電子ビーム１をデフォーカスさせた際に得られ
た検出信号波形である。この２種の信号Ｓ₁とＳ２とを
画像積算装置１６によって合成することにより、合成信
号Ｓ₃が得られる。

【００３０】この図１２（ａ）に示すように、合成信号
波形Ｓ₃では、パターンの輪郭部に符号の反転した領域
（マッハバンドＭとも呼ばれている）が形成される。従
って、パターンの２次電子像は、図１２（ｃ）に示すよ
うに、一次電子ビームのプローブ径の拡がりによるパタ
ーンの輪郭部のぼける領域ｄが小さくなり、パターンの
２次電子像の輪郭部は、マッハバンドＭで囲われ、輪郭
部が明瞭になる。

【００３１】図１３に試料３上にパターンが近接してあ
った場合の例であり、図１３（ａ）は信号波形を示し、
図１３（ｂ）は試料断面であり、試料３上に２種のパタ
ーン３ｂ，３ｃが形成されている。図１３（ｃ）は合成
波形に基づく２次電子像を示している。図１３（ａ）
で、Ｓ₁は一次電子ビーム１をフォーカスさせた際に得
られた検出信号波形であり、Ｓ₂が一次電子ビーム１を
デフォーカスさせた際に得られた検出信号波形である。
この２種の信号Ｓ₁とＳ₂とを画像積算装置１６によっ
て合成することにより、合成信号Ｓ3 が得られる。

【００３２】この図１３（ａ）に示すように、合成信号
波形Ｓ₃では、パターンの輪郭部に符号の反転した領域
（マッハバンドＭとも呼ばれている）が形成される。従
って、パターンの２次電子像は、図１３（ｃ）に示すよ
うに、一次電子ビームのプローブ径の拡がりによるパタ
ーンの輪郭部のぼける領域ｄが小さくなり、パターンの
間にもマッハバンドＭが形成され、２次電子像におい
て、パターンを分離することができ、空間分解能を劣化
させることがない。

【００３３】次に、半導体製造におけるウエーハ上に形
成されたコンタクトホールの観察例について説明する。
従来技術の説明において詳細に述べたように、コンタク
トホールは、図６（ａ）に示すようにすり鉢状に作成さ
れており、このような形状のコンタクトホールを走査電
子顕微鏡で観察すると、エッジ効果（傾斜した面の方が
２次電子放出領域が広くなり、２次電子放出量が多くな
る現象）により、コンタクトホール上端部が明るく、コ
ンタクトホール底部Ｂは電子が試料面まで出にくくなる
ために暗くなってしまい、図６（ｃ）に示すような走査
信号波形Ｄとなる。

【００３４】すなわち、信号強度の振幅（ピークツーピ
ーク）ＰＰが大きく、図６（ｂ）に示すように、コンタ
クトホール側壁Ｓにあるコンタクトホール形成時に作ら
れたスタンディングウェーブＳＷを示す信号が、信号強
度の強いところに埋もれてしまい、見えなくなってしま
う。逆に、コントラストを下げてコンタクトホール側壁
ＳにあるスタンディングウェーブＳＷを見ようとする
と、コンタクトホール底部Ｂを示す信号強度が弱まり、
底部の微細構造Ｖが見えなくなるという問題があった。

【００３５】このような形状のコンタクトホールを本発
明による走査画像処理装置を用いて観察すると、デフォ
ーカス画像を減算しているため、図１４に示すように、
走査信号波形Ｄの振幅（ピークツーピーク）ＰＰが縮ま
り、前述したコンタクトホール側壁Ｓのスタンディング
ウェーブＳＷおよびコンタクトホール底部Ｂにある微細
構造Ｖもより鮮明に同時に２次電子像として観察するこ
とができる。なお、図１４（ａ）は２次電子像を示し、
図１４（ｂ）は合成走査信号波形を示している。

【００３６】次に、半導体製造におけるウエーハ上に形
成されたパターンの測長例を示す。走査電子顕微鏡によ
るパターンの測長は、走査信号波形の接線の交点から決
める直線近似法（あるいは曲線近似法）が用いられる。
図７に従来の走査電子顕微鏡による測長例を示したが、
同図に示すように、一次電子ビームのプローブ径の拡が
りにより、走査信号波形Ｄが実際のパターン長Ｗよりも
拡がり裾野を有するため、パターンの輪郭部がぼけ、直
線近似法（あるいは曲線近似法）によって得た測長値Ｗ
ｍは、かなりの誤差を有し、測長再現性が悪い。

【００３７】図１５に本発明による走査画像処理装置を
用いた測長例を示す。図１５（ｂ）に示す試料３上のパ
ターン３ａの測長を行うと、図１５（ａ）に示すよう
に、パターン３ａの輪郭部はマッハバンドＭで囲まれる
ため、輪郭が明瞭になり、直線近似法（あるいは曲線近
似法）によって得た測長値Ｗｍの誤差はほとんどなく、
測長再現性が大幅に改善される。

【００３８】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、一次電子
ビームをフォーカスさせるために磁界型の対物レンズを
用いたが、静電レンズを用いても良い。更に、電子ビー
ムの偏向には、静電型の偏向器以外に磁界型の偏向コイ
ルを使用することもできる。

【００３９】また、本発明は、走査電子顕微鏡に限定さ
れることなく、試料をプローブで走査することにより画
像を得る装置、例えば、走査型トンネル顕微鏡、走査型
原子間力顕微鏡、走査型イオン顕微鏡、走査型超音波顕
微鏡、走査型近接場顕微鏡などにも適用することができ
る。更に、コンピュータなどの専用の画像処理装置上で
ソフトウェアにより本発明を実施するようにしても良
い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に基づく走査信号処理方法では、試料上で第１のプロー
ブ条件で走査を行い、この走査に基づいて得られた信号
を検出し、第１の信号を得るステップ、試料上で第２の
プローブ条件で走査を行い、この走査に基づいて得られ
た信号を検出し、その信号を反転させて第２の信号を得
るステップ、第１の信号と第２の信号とを合成するステ
ップより構成したので、安価に画質の優れた高い分解能
の像を得ることができる。また、測長にこの方法を用い
れば、測長の精度や測長の再現性を高めることができ
る。

【００４１】本発明の請求項２に基づく走査信号処理装
置は、試料上でプローブを走査する手段、試料上のプロ
ーブの照射条件を変化させる手段、試料上のプローブ走
査に基づいて得られた信号を検出する検出手段、検出手
段からの検出信号を反転させる反転手段、検出手段から
の検出信号と、反転手段からの反転信号とを積算する信
号積算手段とを備えており、第１のプローブ照射条件に
よる検出信号と、第２のプローブ照射条件による反転信
号とを信号積算手段によって積算するように構成した。
従って、安価に画質の優れた高い分解能の像を得ること
ができる。また、測長にこの方法を用いれば、測長の精
度や測長の再現性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の走査電子顕微鏡の信号処理装置を示す図
である。

【図２】従来の走査電子顕微鏡の信号処理装置を示す図
である。

【図３】一次電子ビームの電子密度を示す図である。

【図４】２次電子の検出信号波形とそれに基づく２次電
子像を示す図である。

【図５】２次電子の検出信号波形とそれに基づく２次電
子像を示す図である。

【図６】コンタクトホールの形状とその像および検出信
号波形を示す図である。

【図７】試料上のパターンを走査したときの検出信号波
形を示す図である。

【図８】本発明の信号処理装置を用いた走査電子顕微鏡
の一実施例を示す図である。

【図９】一次電子ビームの走査タイミングと対物レンズ
制御のタイミングを説明するための図である。

【図１０】一次電子ビームをフォーカスさせた状態で試
料を走査する様子を示す図である。

【図１１】一次電子ビームをデフォーカスさせた状態で
試料を走査する様子を示す図である。

【図１２】本発明に基づいて得られた信号波形とそれに
基づく像を示す図である。

【図１３】本発明に基づいて得られた信号波形とそれに
基づく像を示す図である。

【図１４】本発明の一実施例によって得られたコンタク
トホールの像および検出信号波形を示す図である。

【図１５】本発明の一実施例により試料上のパターンを
走査したときの検出信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１一次電子ビーム２対物レンズ３試料４，５偏向レンズ６対物レンズ制御装置７偏向制御装置８２次電子検出器１５信号取込装置１６画像積算装置１７バッフアフレームメモリー１８信号反転装置１９画像処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料上で第１のプローブ条件で走査を行
い、この走査に基づいて得られた信号を検出し、第１の
信号を得るステップ、試料上で第２のプローブ条件で走
査を行い、この走査に基づいて得られた信号を検出し、
その信号を反転させて第２の信号を得るステップ、第１
の信号と第２の信号とを合成するステップより成る走査
信号処理方法。
【請求項２】試料上でプローブを走査する手段、試料
上のプローブの照射条件を変化させる手段、試料上のプ
ローブ走査に基づいて得られた信号を検出する検出手
段、検出手段からの検出信号を反転させる反転手段、検
出手段からの検出信号と、反転手段からの反転信号とを
積算する信号積算手段とを備えており、第１のプローブ
照射条件による検出信号と、第２のプローブ照射条件に
よる反転信号とを信号積算手段によって積算するように
構成した走査信号処理装置。
【請求項３】第１のプローブ照射条件は、プローブを
試料上でフォーカスさせた条件であり、第２のプローブ
照射条件は、プローブを試料上でデフォーカスさせた条
件である請求項２記載の走査信号処理装置。