JPH09147777A - 測長方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子顕微鏡に用いられ、測長の精度をあげる
測長方法及びその装置を得る。 【解決手段】 試料１を所定の位置に載置する。観察面
２の一端に静電レンズ８を通して電子ビーム６の焦点を
合わせる。観察面２の他端にも静電レンズ８を通して電
子ビーム６の焦点を合わせる。静電レンズ８に与えられ
る電圧により焦点距離を求める。その焦点距離の差であ
る差９と焦点７ａ・焦点７ｂ間の距離により角θを求め
る。試料１上方からみた像の観察面２上の２点間の距離
を測定する。測定した距離を角θに基づいて、観察面２
に対して垂直な方向からみた距離になるように補正す
る。従って、実際の距離との誤差が少なくなり、測長の
精度があがるという効果を奏す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子顕微鏡に用
いられる測長方法及びその装置に関し、特に半導体基板
上の集積回路等の試料上の２点間の距離を精度よく測定
する測長方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスにおいて微小なパターン
を有する集積回路を製造する場合、そのパターン各部の
距離を管理することは製品の品質を管理する上で重要で
ある。このような、半導体デバイス上のパターンの距離
を測定する場合、走査型電子顕微鏡（Scanninng Electr
on Microscope：以下ＳＥＭ）を用いる。

【０００３】ＳＥＭの観察の動作を簡単に説明する。ま
ず、電子ビームを生成する電子銃が観察の対象である試
料上方に設けられている。電子銃は電子を発生する電子
発生部と電子を引き出す引出し電極で構成される。電子
銃が生成した電子ビームは多段に構成された静電レンズ
及び絞りを通り試料に照射される。照射された電子ビー
ム（一次電子）により試料表面の電子が励起され二次電
子が放出される。この放出された二次電子を検出する。
このとき一次電子の走査に検出器での取込みを同期させ
ることにより、試料上方からみた像である二次電子像が
得られる。また、得られた二次電子像に対してモニター
の電子線の走査方向になるように、測定する箇所の方向
をあわせる。すると、モニターには試料上方からみた像
が拡大されて表示される。なお、その拡大の倍率は一次
電子の走査の距離とモニターの電子線の走査の距離の比
で決まる。

【０００４】次に、従来のＳＥＭの測長の動作を簡単に
説明する。測長は取り込んだ二次電子像上の２点間の距
離を測定する。まず、二次電子像が表示されたモニター
に２つのラインカーソルが表示される。使用者はそれぞ
れのラインカーソルを所望の点にあわて、二次電子像の
２点間の距離を測定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このとき試料の観察面
が試料上方からみる方向に垂直な観察平面に対して平行
でない場合、試料上方からみた観察面の寸法は実際より
小さく観察される。これを防ぐ為従来の手法では、例え
ば、ステージが観察平面に機械的に平行であると仮定
し、ステージに対して平行となるように作業者が目視で
ＳＥＭの所定の位置に試料を載置していた。この場合、
試料の観察平面に対する角度は試料のステージへの取り
付け方法や試料の形状に依存する。

【０００６】例えば、試料の観察面が集積回路パターン
を有する表面である場合、その表面と裏面とが平行であ
ることが多く、試料を作業者が直接ステージ上に載置す
る取り付け方法を用いれば、試料の観察面の観察平面に
対する角度は大きくずれることは少ない。観察面が、集
積回路パターンを有する表面に対して垂直（断面）であ
る場合、試料の断面を加工する必要がでてくる。また、
作業者が目視で観察面と観察平面とが平行になるように
試料を固定する試料ホルダに試料を固定した後、試料ホ
ルダをステージ上に載置する取り付け方法をとる。加工
方法は一般にFOCUSED ION BEAM（以下：ＦＩＢ）を用い
て断面を出す方法や、作業者が断面の位置に力を加え劈
開する方法がとられる。劈開する場合、試料が例えばＳ
ｉ結晶であれば劈開面は結晶方位に沿って割れる。

【０００７】しかしどちらの場合も試料をステージ上に
載置する際、試料の観察面と観察平面との平行を得るの
は目視に頼るのが現状で有り精度をあげるのは困難であ
るという問題点がある。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、試料の観察面と観察平面との平
行を精度を良くすることで、測定の精度をあげる測長方
法及びその装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
課題解決手段は、電子顕微鏡に用いられ、観察の対象で
ある試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測
長方法であって、前記試料を所定の位置に載置するステ
ップと、前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直
な観察平面とのなす角を測定するステップと、前記試料
上方からみた像の前記２点間の距離を測定するステップ
と、測定した前記距離を測定した前記角に基づいて前記
観察面に対して垂直な方向からみた距離と同じになるよ
うに補正するステップとを備える。

【００１０】本発明の請求項２に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法であって、
前記試料を所定の位置に載置するステップと、前記観察
面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平面とのな
す角を測定するステップと、測定した前記角だけ前記試
料を傾けて前記観察面と前記観察平面とを平行にするス
テップと、前記試料上方からみた像の前記２点間の距離
を測定するステップとを備える。

【００１１】本発明の請求項３に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法であって、
前記試料を所定の位置に載置するステップと、前記観察
面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平面とのな
す角を測定するステップと、前記試料上方からみた像を
取り込むステップと、前記取り込まれた像を測定した前
記角に基づいて前記観察面に対して垂直な方向からみた
像と同じになるように補正するステップと、補正した前
記像の前記２点間の距離を測定するステップとを備え
る。

【００１２】本発明の請求項４に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法であって、
前記試料を所定の位置に載置するステップと、前記観察
面上の複数の部位における前記観察面と前記試料上方か
らみる方向に垂直な観察平面とのなす角をそれぞれ測定
して記憶しておくステップと、前記試料上方からみた像
の前記２点間の距離を測定するステップと、記憶してい
る前記角のうち、前記２点に最も近い前記部位における
前記角を選択するステップと、測定した前記距離を選択
した前記角に基づいて、選択した前記角における前記部
位における前記観察面に対して垂直な方向からみた距離
と同じになるように補正するステップとを備える。

【００１３】本発明の請求項５に係る課題解決手段にお
いて、前記観察面と前記観察平面とのなす角の測定は、
電子顕微鏡に備えられている電子銃から照射される電子
ビームを静電レンズを介して前記観察面上の２つの地点
に順に焦点を合わせ、前記静電レンズに与えられている
電圧に基づいて前記２つの地点のそれぞれにおける焦点
距離を求めて、その前記２つの地点の高さの差を求め、
前記高さの差と前記観察平面の方向の前記２つの地点の
間の距離とによって前記角を算出する。

【００１４】本発明の請求項６に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置であって、
前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、取り込ま
れた前記像の前記２点間の距離を測定して測定距離とし
て出力する距離検出部と、前記観察面と前記試料上方か
らみる方向に垂直な観察平面とのなす角を測定して測定
角として出力する傾き検出部と、前記測定距離と前記測
定角とを受けて、前記測定距離を前記測定角に基づい
て、前記観察面に対して垂直な方向からみた距離と同じ
になるように補正する測定距離補正部とを備える。

【００１５】本発明の請求項７に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置であって、
前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、取り込ま
れた前記像の前記２点間の距離を測定して測定距離とし
て出力する距離検出部と、前記観察面と前記試料上方か
らみる方向に垂直な観察平面とのなす角を測定して測定
角として出力する傾き検出部と、前記測定角を受けて、
前記観察平面と前記観察面とが平行になるように前記試
料を傾けるための駆動部とを備える。

【００１６】本発明の請求項８に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置であって、
前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、前記試料
上方からみる方向に垂直な観察平面と前記観察面とのな
す角を測定して測定角として出力する傾き検出部と、取
り込まれた前記像と前記測定角とを受けて、取り込まれ
た前記像を測定した前記角に基づいて前記観察面に対し
て垂直な方向からみた像と同じになるように補正する画
像補正部と、前記画像補正部が補正した前記像を受け
て、補正した前記像の前記２点間の距離を測定して測定
距離として出力する距離検出部とを備える。

【００１７】本発明の請求項８に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置であって、
前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、前記試料
上方からみる方向に垂直な観察平面と前記観察面とのな
す角を測定して測定角として出力する傾き検出部と、取
り込まれた前記像と前記測定角とを受けて、取り込まれ
た前記像を測定した前記角に基づいて前記観察面に対し
て垂直な方向からみた像と同じになるように補正する画
像補正部と、前記画像補正部が補正した前記像を受け
て、補正した前記像の前記２点間の距離を測定して測定
距離として出力する距離検出部とを備える。

【００１８】本発明の請求項９に係る課題解決手段は、
電子顕微鏡に用いられ、観察の対象である試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置であって、
前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、取り込ま
れた前記像の前記２点間の距離を測定して測定距離とし
て出力する距離検出部と、前記観察面上の複数の部位に
おける前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な
観察平面とのなす角をそれぞれ測定して測定角として出
力する傾き検出部と、前記測定角を受けて記憶する記憶
部と、取り込まれた前記像の前記２点間の距離を測定し
て測定距離として出力する距離検出部と、前記記憶部が
記憶している前記測定角のうち、前記２点に最も近い前
記部位における前記測定角を選択する選択部と、前記測
定距離と前記選択部が選択した前記測定角とを受けて、
前記測定距離を前記測定角に基づいて、選択した前記測
定角における前記部位における前記観察面に対して垂直
な方向からみた距離と同じになるように補正する測定距
離補正部とを備える。

【００１９】本発明の請求項１０に係る課題解決手段に
おいて、前記傾き検出部は、前記試料に電子ビームを照
射するための電子銃と、前記観察面上で前記電子ビーム
の焦点を合わせるための静電レンズと、前記焦点を前記
観察面上に合わせるために前記静電レンズに与える電圧
を調節する制御部と、前記観察平面方向に移動でき、そ
の移動距離が検出できる前記試料を載置するためのステ
ージと、前記電圧と前記ステージの移動距離とを受け
て、前記電圧に基づいて求まる焦点距離と前記移動距離
とに基づいて前記測定角を検出して出力する角検出部と
を備える。

【００２０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１におけるＳ
ＥＭに用いられ、観察の対象である試料の観察面上の所
望の２点間の距離を測定する測長方法を示す図である。
図１において、１は観察の対象である試料、２は試料１
の観察する位置を劈開すること等で形成した観察面、３
は試料１を固定するための試料ホルダ、４は試料１上方
からみる方向に垂直な観察平面、５は電子銃、６は電子
銃５から照射される電子ビーム、７ａ，７ｂは観察面２
上の電子ビーム６の焦点、８は電子ビームの焦点を合わ
せるための静電レンズ、９は焦点７ａ，７ｂにおける試
料１の高さの差、１０は試料１を試料ホルダ３に固定す
る際に締めるネジ、θは観察面２と観察平面４とのなす
角である。

【００２１】図２は試料ホルダ３の断面図である。図２
において、１１は試料ホルダ３に設けられた溝、１２は
ネジ１０で試料１を固定する際に試料１の割れを防ぎ固
定を補強するためのスペーサ、その他の符号は図１中の
符号に対応している。

【００２２】次に、測長方法を説明する。図３は測長方
法を示すフローチャートである。まず、ステップ１００
を参照して、試料１を試料ホルダ３に固定する。固定方
法は、図２に示すように試料ホルダ３の溝１１に試料１
及びスペーサ１２を入れネジ１０を締めて固定する。次
に、試料１を固定した試料ホルダ３をＳＥＭの所定の位
置に載置する。試料１を試料ホルダ３に固定する際、目
視にて観察面２と観察平面４とが平行になるように試料
１を調整して固定する。一般にこの状態では、図１に示
すようにゼロでない角θが生じている。

【００２３】次に、ステップ１０１を参照して、角θを
測定する。角θの測定方法は、図１を参照して、電子銃
５が試料１上方から試料１の一端に静電レンズ８を通し
て電子ビーム６を照射する。次に、静電レンズ８に与え
られる電圧を調節して観察面２上に焦点７ａを合わせ
る。その時の静電レンズ８に与えられる電圧値を記憶し
ておく。次に、その状態のまま観察平面４に沿った方向
に試料ホルダ３を移動させて、試料１の他端に電子ビー
ム６を照射する。その際、試料ホルダ３の移動距離を記
憶しておく。次に、静電レンズ８に与えられる電圧を調
整して観察面２上に焦点７ｂを合わせる。その時の静電
レンズ８に与えられる電圧値を記憶しておく。次に、記
憶しておいた２つの電圧値からそれぞれの焦点距離を求
める。焦点距離は、静電レンズ８に与えられる電圧によ
って決定されるため求めることができる。次に、２つの
焦点距離によって差９を検出する。次に、差９と記憶し
ておいた試料ホルダ３の移動距離によって角θを算出す
る。

【００２４】次に、ステップ１０２を参照して、試料１
上方からみた像の所望の２点間の距離を測定する。その
測定法方は、まず、試料１上方からみた像を取り込む。
次に、その取り込まれた像をモニターに表示する。次
に、像が表示されたモニターに２つのラインカーソルが
表示される。使用者はそれぞれのラインカーソルを所望
の点にあわて、試料１上方からみた像の２点間の距離Ｘ
を測定する。

【００２５】図４は距離Ｘを示す。図４において、ｘｙ
平面は観察平面４に相当し、φは試料１上方からみた上
記２点の線分（すなわちｘｙ平面上に写像された上記２
点の線分）とｘ軸とのなす角、その他の符号は図１中の
符号に対応している。ここで距離Ｘとは、角θのために
図４に示すようにｘｙ平面上の見かけ上の距離となって
いる。しかし、実際の２点間の距離とは観察面２上の距
離Ｘ’でなければならない。このため、ステップ１０３
を参照して、ステップ１０２で測定した見かけ上の距離
Ｘを角θに基づいて補正して距離Ｘ’を算出する。その
算出の式を以下に示す。

【００２６】

【数１】

【００２７】即ち、距離Ｘを、観察面２を垂直な方向か
らみた距離と同じになるように補正する。なお、角φは
上記線分のｘ軸成分に対するｙ軸成分の比から求めるこ
とができる。

【００２８】次に、ステップ１０４を参照して、距離
Ｘ’を出力する。その出力は、例えば、モニター上に表
示させる。

【００２９】本実施の形態によると、試料の傾きを認識
して補正するため、実際の距離との誤差が少なくなり、
測定の精度があがる。

【００３０】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２におけるＳＥＭに用いられ、観察の対象である試料の
観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示
す図である。図５において、１３はＳＥＭの鏡体、１４
は静電レンズ（図示せず）を含み電子銃５からの電子ビ
ーム６の焦点を観察面２上に合わせるためのレンズ系、
１５は試料１からの二次電子を検出することで試料１上
方からみた像を取り込む観察部である二次電子検出器、
１６は試料ホルダ３を載置し、試料ホルダ３を観察平面
４に沿った方向に移動して、その移動距離が検出できる
精密ステージ、１７はレンズ系１４の静電レンズに与え
られる電圧と精密ステージ１６の移動距離とを受けて、
角θを測定して測定角として出力する角検出部、１８は
試料１上方からみた像の観察面２の任意の２点間の距離
を測定して測定距離として出力する距離検出部、１９は
測定距離と測定角とを受けて、測定距離を測定角に基づ
いて補正する測定距離補正部、２０は測定距離を表示す
る出力部である出力装置、その他の符号は図１中の符号
に対応している。

【００３１】次に構成について説明する。鏡体１３内の
下部に精密ステージ１６が設けられている。鏡体１３内
の上部に電子銃５が設けられている。鏡体１３内の電子
銃５の下方にレンズ系１４が設けられている。鏡体１３
には二次電子が検出できる位置に二次電子検出器１５が
設けられている。また、焦点を観察面２上に合わせるた
めに静電レンズに与える電圧を調節する制御部（図示せ
ず）が設けられている。二次電子検出器１５が取り込ん
だ像を距離検出部１８が受ける。精密ステージ１６の移
動距離と静電レンズに与えられる電圧値とを角検出部１
７が受ける。距離検出部１８が出力する測定距離と角検
出部１７が出力する測定角とを測定距離補正部１９が受
ける。測定距離補正部１９が出力する測定距離を出力装
置２０が受ける。また、二次電子検出器１５が取り込ん
だ像を受けて、その像を表示するためのモニター（図示
せず）が設けられている。

【００３２】角検出部１７，距離検出部１８及び測定距
離補正部１９は電子顕微鏡の計算機５０に含まれる。レ
ンズ系１４，精密ステージ１６及び角検出部１７により
傾き検出部を構成する。

【００３３】次に動作について、まずＳＥＭの試料１の
観察の動作は従来と同様である。まず、電子銃５からレ
ンズ系１４を介して観察面２の表面に電子ビームを照射
する。二次電子検出器１５は電子ビーム６によって生じ
た二次電子を検出する。モニター（図示せず）は二次電
子検出器１５が取り込んだ試料１上方からみた像を表示
する。

【００３４】次に、角θを測定する動作を説明する。ま
ず、精密ステージ１６は試料ホルダ３を移動させて、図
１に示すように、電子銃５が照射した電子ビーム６を試
料１の一端に照射できる位置に移動させる。次に、電子
銃５はレンズ系１４を通して電子ビーム６を照射する。
制御部は静電レンズに与えられる電圧を調節して観察面
２上に焦点を合わせる。角検出部１７はその電圧値を受
けて記憶しておく。次に、精密ステージ１６は試料ホル
ダ３を移動させて、図１に示すように、電子銃５が照射
した電子ビーム６を試料１の他端に照射できる位置に移
動させる。角検出部１７はその移動距離を受けて記憶し
ておく。次に、電子銃５はレンズ系１４を通して電子ビ
ーム６を照射する。制御部は静電レンズに与えられる電
圧を調節して観察面２上に焦点を合わせる。角検出部１
７はその電圧値を受けて記憶しておく。角検出部１７は
実施の形態１のステップ１０１で説明した角θの算出の
方法と同様に、記憶している電圧値に基づいて、図１に
示す差９を検出し、差９と移動距離により角θを算出し
て測定角として出力する。

【００３５】測定角を算出した後、ＳＥＭの使用者が試
料１の観察面２上の所望の２点間の距離を距離検出部１
８によって測定する。距離検出部１８の動作は実施の形
態１のステップ１０２の測定方法に相当し、ラインカー
ソルをモニターに表示させて、使用者がそのラインカー
ソルを動かして、２点を指定する。距離検出部１８は、
その２点間の距離を測定して測定距離として出力する。

【００３６】モニターに表示されるラインカーソル間の
距離とは、角θのために図４に示す距離Ｘである。しか
し実際の２点間の距離は距離Ｘ’である。このため、測
定距離補正部１９は測定距離と測定角とを受けて、見か
け上の距離Ｘを角θに基づいて補正して距離Ｘ’を算出
する。その算出の方法は実施の形態１のステップ１０３
の説明と同様である。

【００３７】出力装置２０は距離Ｘ’を出力する。

【００３８】本実施の形態によると、試料の傾きを自動
的に認識して補正するため、実際の距離と誤差が少なく
なり、測定の精度があがるＳＥＭが得られる。

【００３９】実施の形態３．図６は本発明の実施の形態
３におけるＳＥＭに用いられ、観察の対象である試料の
観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示
すフローチャートである。

【００４０】測長方法を説明する。まず、ステップ２０
０を参照して、試料１を試料ホルダ３に固定してＳＥＭ
の所定の位置に載置する。ステップ２００は実施の形態
１で説明したステップ１００と同様である。

【００４１】次に、ステップ２０１を参照して、角θを
測定する。ステップ２０１は実施の形態１で説明したス
テップ１０１と同様である。

【００４２】次に、ステップ２０２を参照して、測定し
た角θの分だけ試料１を傾ける。これにより図１に示す
試料１の観察面２と観察平面４とが平行になる。

【００４３】次に、ステップ２０３を参照して、試料１
上方からみた像の観察面２上の所望の２点間の距離Ｘを
測定する。ステップ２０３は実施の形態１で説明したス
テップ１０３と同様である。このとき、測定される距離
Ｘは角θがゼロであるため観察面２を垂直な方向からみ
た距離である。

【００４４】次に、ステップ２０４を参照して、距離Ｘ
を出力する。

【００４５】本実施の形態によると、試料の傾きを認識
して、観察面と観察平面とが平行になるように試料を傾
けるため、実際の距離が測定できる。

【００４６】実施の形態４．図７は本発明の実施の形態
４におけるＳＥＭに用いられ、観察の対象である試料の
観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示
す図である。図７において、２１は試料ホルダ３を載置
し、試料ホルダ３を観察平面４方向に移動して、その移
動距離が検出できるユーセントリック（Tilt（ステージ
の傾き）を制御できるステージ）の精密ステージ、その
他の符号は図５中の符号に対応している。また、精密ス
テージ２１は測定角を受けると、測定角の分だけ傾斜す
る駆動部でもある。角検出部１７及び距離検出部１８は
電子顕微鏡の計算機５０に含まれる。

【００４７】次に構成について説明する。主たる構成は
図５に示すＳＥＭと同様である。異なる部分は、図５に
示す精密ステージ１６をユーセントリックの精密ステー
ジ２１に置き換える。また、計算機部５０において、精
密ステージ２１の移動距離と静電レンズに与えられる電
圧値とを角検出部１７が受ける。距離検出部１８が出力
する測定距離を出力装置２０が受ける。角検出部１７が
出力する測定角を精密ステージ２１が受ける。レンズ系
１４，精密ステージ２１及び角検出部１７により傾き検
出部を構成する。

【００４８】次に動作について、まずＳＥＭの試料１の
観察の動作は図５に示すＳＥＭと同様である。

【００４９】次に、角θを測定する動作は図５に示すＳ
ＥＭと同様である。このとき、精密ステージ２１は図５
に示す精密ステージ１６と同じ動作をする。

【００５０】測定角を算出した後、精密ステージ２１は
測定角を受けて、ステージの傾きを制御し、測定角の分
だけ試料１を傾ける。これにより図７に示す試料１の観
察面２と観察平面４とが平行になる。

【００５１】その後、ＳＥＭの使用者がモニターのライ
ンカーソルで指定した試料１の観察面２上の所望の２点
間の距離を距離検出部１８によって測定して測定距離と
して出力する。距離検出部１８の動作は実施の形態２の
動作と同様である。モニターに表示されるラインカーソ
ル間の距離は、角θがゼロであるため実際の２点間の距
離である。

【００５２】出力装置２０は測定距離を出力する。

【００５３】本実施の形態によると、試料の傾きを自動
的に認識して、その傾きがゼロになるように試料を傾け
るため、実際の距離が測定できるＳＥＭが得られる。

【００５４】実施の形態５．図８は本発明の実施の形態
５におけるＳＥＭに用いられ、観察の対象である試料の
観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示
すフローチャートである。

【００５５】測長方法を説明する。まず、ステップ３０
０を参照して、試料１を試料ホルダ３に固定してＳＥＭ
の所定の位置に載置する。ステップ３００は実施の形態
１で説明したステップ１００と同様である。

【００５６】次に、ステップ３０１を参照して、角θを
測定する。ステップ３０１は実施の形態１で説明したス
テップ１０１と同様である。

【００５７】次に、ステップ３０２を参照して、試料１
上方からみた像を取り込む。

【００５８】次に、ステップ３０３を参照して、取り込
まれた像のうち前記試料が傾斜している方向（図４で説
明するとｙ軸の方向）の像の長さをＣＯＳθで割る。Ｃ
ＯＳθで割ることで、像が観察面２を垂直な方向からみ
た像と同じに補正される。例えば、図９に示すＣＯＳθ
で割る前の画像信号は、ＣＯＳθで割ることで、図１０
に示す画像信号に変換される。従って、試料１上方から
みた距離Ｘも、観察面２から垂直な方向からみた距離
Ｘ’になる。

【００５９】次に、ステップ３０４を参照して、補正し
た像をモニターに出力する。

【００６０】次に、ステップ３０５を参照して、モニタ
ーに表示される像の所望の２点間の距離を測定する。そ
の測定法方は、実施の形態１のステップ１０２と同様で
ある。モニターには、観察面２を垂直な方向からみた場
合と同様な画像が表示されているため、測定される距離
Ｘは観察面２を垂直な方向からみた距離である。

【００６１】次に、ステップ３０６を参照して、測定し
た距離Ｘを出力する。

【００６２】本実施の形態によると、試料の傾きを認識
して取り込まれた像を補正し、その像上の２点間の距離
を測定することで、実際の距離との誤差が少なくなり、
測長の精度があがる。

【００６３】実施の形態６．図１１は本実施の形態にお
けるＳＥＭに用いられ、試料の観察面上の所望の２点間
の距離を測定する測長装置を示す図である。図１１にお
いて、２２は二次電子検出器１５が取り込んだ像と角検
出部１７が出力する測定角とを受けて、取り込まれた像
を測定角で補正して出力する画像補正部、その他の符号
は図５中の符号に対応している。角検出部１７，距離検
出部１８及び画像補正部２２は電子顕微鏡の計算機５０
に含まれる。

【００６４】次に構成について説明する。主たる構成は
図５に示すＳＥＭと同様である。異なる部分は計算機部
５０において、二次電子検出器１５が取り込んだ像と角
検出部１７が出力する測定角とを画像補正部２２が受け
る。画像補正部２２が出力する補正した像を距離検出部
１８が受ける。距離検出部１８が出力する測定距離を出
力装置２０が受ける。レンズ系１４，精密ステージ１６
及び角検出部１７により傾き検出部を構成する。

【００６５】次に動作について、まずＳＥＭの試料１の
観察の動作は図５に示すＳＥＭと同様である。

【００６６】次に、角θを測定する動作は図５に示すＳ
ＥＭと同様である。

【００６７】測定角を算出した後、画像補正部２２は測
定角と取り込まれた像とを受けて、その像のうち試料１
が傾斜している方向の像の長さ（ピッチ）をＣＯＳθで
割って像を補正する。モニターは補正した像を受けて表
示する。モニターに表示される像は、観察面２を垂直な
方向からみた像と同様な像となる。

【００６８】その後、ＳＥＭの使用者がモニターのライ
ンカーソルで指定した試料１の観察面２上の所望の２点
間の距離を距離検出部１８によって測定する。距離検出
部１８の動作は実施の形態２の測定方法と同様であり、
ラインカーソルをモニターに表示させて、使用者がその
ラインカーソルを動かして、２点間の距離を測定する。

【００６９】出力装置２０は測定距離を出力する。

【００７０】本実施の形態によると、試料の傾きを認識
して取り込まれた像を補正し、その像上の２点間の距離
を測定することで、実際の距離との誤差が少なくなり、
測長の精度があがるＳＥＭが得られる。

【００７１】実施の形態７．図１２は本実施の形態にお
けるＳＥＭに用いられ、試料の観察面上の所望の２点間
の距離を測定する測長方法を示すフローチャートであ
る。図１３は試料１の一具体例を示す図である。図１３
のうち上図は試料１を斜め上方からみた図、下図は試料
１を横からみた図である。本実施の形態では図１３に示
すように大型の試料１を用いる。

【００７２】次に、測長方法を説明する。まず、ステッ
プ４００を参照して、試料１を試料ホルダ３に固定して
ＳＥＭの所定の位置に載置する。ステップ４００は実施
の形態１で説明したステップ１００と同様である。

【００７３】次に、ステップ４０１を参照して、観察面
２上の多数の部位の角θを測定して記憶する。ステップ
２０１は実施の形態１で説明したステップ１０１と主と
して同様である。但し、ステップ１０１では試料１の両
端に電子ビームを照射するようにしたが、ステップ４０
１では、角θを測定する部位の近傍の両端に電子ビーム
を照射して、角θを測定する。この方法で、観察面２上
の複数の部位における角θを測定し、その角θをメモリ
ー等の記憶装置に記憶しておく。なお、ここでの角θと
は観察面２上の部位における観察面２の微小な面と観察
平面４とのなす角である。

【００７４】次に、ステップ４０２を参照して、試料１
上方からみた像の所望の２点間の距離を測定する。ステ
ップ４０２は実施の形態１で説明したステップ１０２と
同様である。モニターには試料１上方からみた像が表示
される。

【００７５】モニターに表示されるラインカーソル間の
距離とは、角θのために図４に示す距離Ｘである。な
お、ここで図４に示している観察面２は大型の試料１の
観察面２の微小な面であり、角θはこの微少な面と観察
平面４とのなす角である。しかし、実際の距離は距離
Ｘ’である。このため、まず、ステップ４０３を参照し
て、記憶している観察面２上の各部位における角θのう
ち、２点に最も近い観察平面４上の部位における角θを
選択する。その選択方法は、例えば、２点の座標と記憶
されている角θにおける部位とによって、最も２点に近
い部位を判断して角θを選択する。次に、ステップ４０
４を参照して、見かけ上の距離Ｘを選択した角θに基づ
いて補正して、距離Ｘ’を算出する。その算出の方法は
実施の形態１で説明したステップ１０３と同様である。

【００７６】次に、ステップ４０５を参照して、補正し
た距離Ｘ’を出力する。

【００７７】本実施の形態によると、試料の傾きを認識
して補正するため、実際の距離との誤差が少なくなり、
測長の精度があがる。特に試料１が大型になればなるほ
ど効果が大きくなり、所望の２点間の距離が微少なほ
ど、実際の距離との誤差が少なくなる。

【００７８】また、ラインカーソルで指定した２点にお
けるそれぞれの観察面２と観察平面４とのなす角が大き
ければ大きいほど、補正をしても実際の距離との誤差が
小さくならないため、なるべく、指定した２点における
それぞれの観察面２と観察平面４とのなす角が等しい場
合が望ましい。

【００７９】実施の形態８．図１４は本実施の形態にお
けるＳＥＭに用いられ、試料の観察面上の所望の２点間
の距離を測定する測長装置を示す図である。図１４にお
いて、２３は計算機５０内のメモリー等の測定角を記憶
する記憶装置である記憶部、２４は記憶部に記憶された
測定角を選択する選択部、その他の符号は図５中の符号
に対応している。なお、試料ホルダ３は大型の試料１を
固定できる試料ホルダである。角検出部１７，距離検出
部１８，測定距離補正部１９，記憶部２３及び選択部２
４は電子顕微鏡の計算機５０に含まれる。

【００８０】次に構成について説明する。主たる構成は
図５に示すＳＥＭと同様である。異なる部分は計算機５
０において、角検出部１７が出力する測定角を記憶部２
３が受ける。記憶部２３が記憶している測定角を選択部
２４が選択する。距離検出部１８が出力する測定距離と
選択部２４が選択した測定角とを測定距離補正部１９が
受ける。

【００８１】次に動作について、まずＳＥＭの試料１の
観察の動作は図５に示すＳＥＭと同様である。

【００８２】次に、角θを測定する動作は図５に示すＳ
ＥＭと同様である。但し、観察面２上の各部位における
角θを測定する。なお、ここでの角θとは実施の形態７
で説明したように観察面２の微少な面と観察平面４との
なす角である。その測定の方法はステップ４０１と同様
である。記憶部２３は角検出部１７が出力する各部位に
おける測定角を受けて記憶しておく。

【００８３】記憶部２３が観察面２上の各部位における
測定角を記憶した後、ＳＥＭの使用者が試料１の観察面
２上の所望の２点間の距離を距離検出部１８によって測
定する。距離検出部１８の動作は実施の形態２の測長方
法と同様であり、ラインカーソルをモニターに表示させ
て、使用者がそのラインカーソルを動かして、２点を指
定し、距離検出部１８がその２点間の距離を測定する。

【００８４】モニターに表示されるラインカーソル間の
距離とは、角θのために図４に示す距離Ｘである。な
お、ここで図４に示している観察面２は大型の試料１の
観察面２の微小な面であり、角θはこの微少な面と観察
平面４とのなす角である。しかし、実際の距離は距離
Ｘ’である。このため、選択部２４は、記憶している観
察面２上の各部位における測定角のうち、２点に最も近
い観察面２上の部位における測定角を選択する。その選
択方法は、実施の形態７において説明した方法と同様で
ある。次に、測定距離補正部１９は測定距離と選択した
測定角とを受けて、見かけ上の距離Ｘを測定角に基づい
て補正して距離Ｘ’を算出する。その算出の方法は実施
の形態１のステップ１０３の説明と同様である。なお、
補正した距離Ｘ’は選択した測定角における部位におけ
る観察面２に対して垂直な方向からみた距離と同じにな
る。

【００８５】出力装置２０は距離Ｘ’を出力する。

【００８６】本実施の形態によると、試料の傾きを自動
的に認識して補正するため、実際の距離との誤差が少な
くなり、測長の精度があがるＳＥＭが得られる。

【００８７】また、ラインカーソルで指定した２点にお
けるそれぞれの観察面２と観察平面４とのなす角が大き
ければ大きいほど、補正をしても実際の距離との誤差が
小さくならないため、なるべく、指定した２点における
それぞれの観察面２と観察平面４とのなす角が等しい場
合が望ましい。

【００８８】なお、実施の形態１〜８において電子顕微
鏡としてＳＥＭを用いたが、その他の電子顕微鏡（例え
ば透過電子顕微鏡：Transmission Electron Microscop
e）にも用いることができる。

【００８９】

【発明の効果】本発明請求項１によると、試料の傾きを
認識して補正するため、実際の距離との誤差が少なくな
り、測長の精度があがるという効果を奏す。

【００９０】本発明請求項２によると、試料の傾きを認
識して、その傾きがゼロになるように試料を傾けるた
め、実際の距離が測長できるという効果を奏す。

【００９１】本発明請求項３によると、試料の傾きを認
識して出力装置に表示される画像を補正し、その画像上
の２点間の距離を測定することで、実際の距離との誤差
が少なくなり、測長の精度があがるという効果を奏す。

【００９２】本発明請求項４によると、試料の傾きを認
識して補正するため、実際の距離との誤差が少なくなり
測長の精度があがるという効果を奏す。

【００９３】本発明請求項５によると、電子ビームの焦
点を合わせる際に与えられている電圧に基づいて、試料
の傾きを認識することができるという効果を奏す。

【００９４】本発明請求項６によると、試料の傾きを自
動的に認識して補正するため、実際の距離との誤差が少
なくなり、測長の精度があがるＳＥＭが得られるという
効果を奏す。

【００９５】本発明請求項７によると、試料の傾きを自
動的に認識して、その傾きがゼロになるように試料を傾
けるため、実際の距離が測長できるＳＥＭが得られると
いう効果を奏す。

【００９６】本発明請求項８によると、試料の傾きを認
識して出力装置に表示される画像を補正し、その画像上
の２点間の距離を測定することで、実際の距離との誤差
が少なくなり、測長の精度があがるＳＥＭが得られると
いう効果を奏す。

【００９７】本発明請求項９によると、試料の傾きを自
動的に認識して補正するため、実際の距離との誤差が少
なくなり、測長の精度があがるＳＥＭが得られるという
効果を奏す。

【００９８】本発明請求項１０によると、従来の電子顕
微鏡に用いられる静電レンズに与えられる電圧を用いて
測定角を得られるという効果を奏す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示す図で
ある。

【図２】 試料ホルダの断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１における測長方法を示
すフローチャートである。

【図４】 試料の見かけ上の距離を示す図である。

【図５】 本発明の実施の形態２における試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示す図で
ある。

【図６】 本発明の実施の形態３における試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示すフロ
ーチャートである。

【図７】 本発明の実施の形態４における試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示す図で
ある。

【図８】 本発明の実施の形態５における試料の観察面
上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示すフロ
ーチャートである。

【図９】 変換前の画像の一具体例を示す図である。

【図１０】 変換後の画像の一具体例を示す図である。

【図１１】 本発明の実施の形態６における試料の観察
面上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示す図
である。

【図１２】 本発明の実施の形態７における試料の観察
面上の所望の２点間の距離を測定する測長方法を示すフ
ローチャートである。

【図１３】 大型の試料の一具体例を示す図である。

【図１４】 本発明の実施の形態８における試料の観察
面上の所望の２点間の距離を測定する測長装置を示す図
である。

【符号の説明】

１ 試料、２ 観察面、３ 試料ホルダ、４ 観察平
面、５ 電子銃、６ 電子ビーム、７ａ，７ｂ 焦点、
８ 静電レンズ、９ 差、１０ ネジ、１１ 溝、１２
スペーサ、１３ 鏡体、１４ レンズ系、１５ 二次
電子検出器、１６精密ステージ、１７ 検出装置、１８
距離検出部、１９ 測定距離補正部、２０ 出力装
置、２１ 精密ステージ、２２ 画像補正部、２３ 記
憶部、２４選択部、５０ 計算機。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   方法であって、 前記試料を所定の位置に載置するステップと、 前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平
   面とのなす角を測定するステップと、 前記試料上方からみた像の前記２点間の距離を測定する
   ステップと、 測定した前記距離を測定した前記角に基づいて前記観察
   面に対して垂直な方向からみた距離と同じになるように
   補正するステップと、を備えた測長方法。
2. 【請求項２】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   方法であって、 前記試料を所定の位置に載置するステップと、 前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平
   面とのなす角を測定するステップと、 測定した前記角だけ前記試料を傾けて前記観察面と前記
   観察平面とを平行にするステップと、 前記試料上方からみた像の前記２点間の距離を測定する
   ステップと、を備えた測長方法。
3. 【請求項３】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   方法であって、 前記試料を所定の位置に載置するステップと、 前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平
   面とのなす角を測定するステップと、 前記試料上方からみた像を取り込むステップと、 前記取り込まれた像を測定した前記角に基づいて前記観
   察面に対して垂直な方向からみた像と同じになるように
   補正するステップと、 補正した前記像の前記２点間の距離を測定するステップ
   と、を備えた測長方法。
4. 【請求項４】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   方法であって、 前記試料を所定の位置に載置するステップと、 前記観察面上の複数の部位における前記観察面と前記試
   料上方からみる方向に垂直な観察平面とのなす角をそれ
   ぞれ測定して記憶しておくステップと、 前記試料上方からみた像の前記２点間の距離を測定する
   ステップと、 記憶している前記角のうち、前記２点に最も近い前記部
   位における前記角を選択するステップと、 測定した前記距離を選択した前記角に基づいて、選択し
   た前記角における前記部位における前記観察面に対して
   垂直な方向からみた距離と同じになるように補正するス
   テップと、を備えた測長方法。
5. 【請求項５】 前記観察面と前記観察平面とのなす角の
   測定は、 電子顕微鏡に備えられている電子銃から照射される電子
   ビームを静電レンズを介して前記観察面上の２つの地点
   に順に焦点を合わせ、前記静電レンズに与えられている
   電圧に基づいて前記２つの地点のそれぞれにおける焦点
   距離を求めて、その前記２つの地点の高さの差を求め、
   前記高さの差と前記観察平面の方向の前記２つの地点の
   間の距離とによって前記角を算出する請求項１，２，３
   又は４記載の測長方法。
6. 【請求項６】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   装置であって、 前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、 取り込まれた前記像の前記２点間の距離を測定して測定
   距離として出力する距離検出部と、 前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平
   面とのなす角を測定して測定角として出力する傾き検出
   部と、 前記測定距離と前記測定角とを受けて、前記測定距離を
   前記測定角に基づいて、前記観察面に対して垂直な方向
   からみた距離と同じになるように補正する測定距離補正
   部と、を備えた測長装置。
7. 【請求項７】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   装置であって、 前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、 取り込まれた前記像の前記２点間の距離を測定して測定
   距離として出力する距離検出部と、 前記観察面と前記試料上方からみる方向に垂直な観察平
   面とのなす角を測定して測定角として出力する傾き検出
   部と、 前記測定角を受けて、前記観察平面と前記観察面とが平
   行になるように前記試料を傾けるための駆動部と、を備
   えた測長装置。
8. 【請求項８】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   装置であって、 前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、 前記試料上方からみる方向に垂直な観察平面と前記観察
   面とのなす角を測定して測定角として出力する傾き検出
   部と、 取り込まれた前記像と前記測定角とを受けて、取り込ま
   れた前記像を測定した前記角に基づいて前記観察面に対
   して垂直な方向からみた像と同じになるように補正する
   画像補正部と、 前記画像補正部が補正した前記像を受けて、補正した前
   記像の前記２点間の距離を測定して測定距離として出力
   する距離検出部と、を備えた測長装置。
9. 【請求項９】 電子顕微鏡に用いられ、観察の対象であ
   る試料の観察面上の所望の２点間の距離を測定する測長
   装置であって、 前記試料上方からみた像を取り込む観察部と、 取り込まれた前記像の前記２点間の距離を測定して測定
   距離として出力する距離検出部と、 前記観察面上の複数の部位における前記観察面と前記試
   料上方からみる方向に垂直な観察平面とのなす角をそれ
   ぞれ測定して測定角として出力する傾き検出部と、 前記測定角を受けて記憶する記憶部と、 取り込まれた前記像の前記２点間の距離を測定して測定
   距離として出力する距離検出部と、 前記記憶部が記憶している前記測定角のうち、前記２点
   に最も近い前記部位における前記測定角を選択する選択
   部と、 前記測定距離と前記選択部が選択した前記測定角とを受
   けて、前記測定距離を前記測定角に基づいて、選択した
   前記測定角における前記部位における前記観察面に対し
   て垂直な方向からみた距離と同じになるように補正する
   測定距離補正部と、を備えた測長装置。
10. 【請求項１０】 前記傾き検出部は、 前記試料に電子ビームを照射するための電子銃と、 前記観察面上で前記電子ビームの焦点を合わせるための
    静電レンズと、 前記焦点を前記観察面上に合わせるために前記静電レン
    ズに与える電圧を調節する制御部と、 前記観察平面方向に移動でき、その移動距離が検出でき
    る前記試料を載置するためのステージと、 前記電圧と前記ステージの移動距離とを受けて、前記電
    圧に基づいて求まる焦点距離と前記移動距離とに基づい
    て前記測定角を検出して出力する角検出部と、を備えた
    請求項６，７，８又は９記載の測長装置。