JPH0950779A

JPH0950779A - 荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JPH0950779A
Application number: JP7203074A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Goto; 俊徳後藤; Kiyoto Kumagai; 清人熊谷; Kiyoshi Sakaguchi; 清志坂口; Takahide Sakata; 隆英坂田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】試料が傾斜していても、傾斜に応じた試料上
の長さに応じたマーカや、その長さを直接的に表示する
ことができる荷電粒子ビーム装置を実現する。【解決手段】試料８を傾斜させて観察する場合、操作
パネル１４の傾斜角設定摘み１５を用い、任意の角度θ
を設定する。この角度θの信号はステージ制御回路１３
に供給され、ステージ制御回路１３は試料を角度θ傾斜
させる。この角度信号θは、倍率信号ｍと共にマーカ・
カーソル・文字信号発生回路１７に供給される。マーカ
・カーソル・文字信号発生回路１７は、角度信号θと倍
率信号ｍとに基づいて、角度θ傾斜させた場合の試料の
高さ方向の基準長さを演算し、マーカ信号を発生する。
マーカ信号は、信号処理回路１８を介して陰極線管１９
に供給され、陰極線管１９上には、試料の高さ方向の基
準長さＨが表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビームのような荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビー
ム装置に関し、更に詳しくは、試料を傾斜させた場合で
も試料上の長さや寸法を正確に知ることができる荷電粒
子ビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子ビーム装置のひとつである走査
電子顕微鏡においては、陰極線管上に２次電子像や反射
電子像を表示している。この際、表示された像の倍率な
どと共に、基準となる長さのマーカを表示している。

【０００３】最近、立体的な構造を有した試料を傾斜観
察することが頻繁に行われており、その際、立体的構造
部分の高さ寸法を概略知りたいという要求がある。例え
ば、集束イオンビーム装置により、ＩＣデバイスのよう
な試料に直方体形の穴を穿ち、試料の深さ方向の構造を
傾斜観察する場合に、高さ寸法を正確に知ることは重要
である。

【０００４】図１は傾斜された試料に対して電子ビーム
を照射し、走査像を得るケースの概略を示す図であり、
１は試料である。試料１の所望部分にはあらかじめ集束
イオンビーム装置によって直方体形の穴２が穿たれてい
る。このような試料１を走査電子顕微鏡の試料室内に配
置し、試料１を適宜な角度θに傾斜させる。この傾斜試
料１に対して電子ビームＥＢを２次元的に走査し、この
走査に基づく、例えば、２次電子を検出して電子ビーム
の走査と同期した陰極線管に検出信号を供給する。な
お、この図で電子ビームの水平方向（Ｘ方向）の走査
は、紙面に対して垂直方向に行われている。

【０００５】図２はこのようにして陰極線管上に表示さ
れた試料１の２次電子像Ｉを示している。この２次電子
像Ｉ中には、穴２の部分２ｉも表示されており、そのう
ち、図１の穴２の壁３の部分は、図２の像中には３ｉと
して表示されている。また、２次電子像Ｉに重畳して、
観察倍率ｍと、像の単位長さを示すマーカＭと、そのマ
ーカＭの長さに対応した試料上の長さ寸法ｓ（１μｍ）
も表示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で、
穴２の高さに対応する陰極線管上の２次電子像３ｉの長
さＬは、マークＭとその寸法表示ｓによっては直ちには
知ることができない。すなわち、マーカＭとその寸法ｓ
は、あくまでも試料２が水平方向（電子ビーム光軸Ｏに
対して垂直方向）に配置されている場合の表示であり、
試料１が傾斜していると、その傾斜角度に応じて画面上
の表示と実際の試料上の長さとは相違するためである。
なお、図１で電子ビームの水平方向（Ｘ方向）の走査
は、紙面に対して垂直方向に行われており、この電子ビ
ームの水平方向（Ｘ方向）の走査は、試料１の傾斜には
影響されない。

【０００７】その結果、観察者は、陰極線管上に表示さ
れている水平寸法用のマーカＭを基準にして測定した寸
法Ｌと、試料ステージの傾斜角θとによって、計算を行
い、穴２の側壁３の実際の高さＨを求めるようにしてい
る。このような処理は甚だ面倒である。なお、計算は、
Ｈ＝Ｌ／ｓｉｎθによって行う。

【０００８】図３は試料１に凸部４が設けられているケ
ースであり、この凸部４の実際の高さＨは、陰極線管画
面上の水平方向の長Ｌによって計算により求めなければ
ならない。

【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、試料が傾斜していても、この傾斜
に応じた試料上の長さに応じたマーカや、その長さを直
接的に表示することができる荷電粒子ビーム装置を実現
するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に基づく
荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームを試料上に集束
するためのレンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位
置を走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビー
ムの照射によって得られた信号を検出する検出器と、検
出器からの信号が供給され、試料像が表示される表示手
段と、試料を傾斜させるための試料傾斜手段とを備えて
おり、表示手段上に試料像と共に試料上の長さに対応す
るマーカを表示し、試料の傾斜角度に応じマーカの長さ
を変化させるようにしたことを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置は、請求項１の手段に加えて、マーカの長さＨは、試
料の傾斜角度をθとして、荷電粒子ビームの走査幅に対
応した基準長さをＬとした場合、Ｈ＝Ｌ／ｓｉｎθとし
たことを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置は、請求項１の手段に加えて、マーカの長さＹは、試
料の傾斜角度をθとして、荷電粒子ビームの走査幅に対
応した基準長さをＬとした場合、Ｙ＝Ｌ／ｃｏｓθとし
たことを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明に基づく荷電粒子ビーム装
置は、荷電粒子ビームを試料上に集束するためのレンズ
と、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を走査するため
の走査手段と、試料への荷電粒子ビームの照射によって
得られた信号を検出する検出器と、検出器からの信号が
供給され、試料像が表示される表示手段と、試料を傾斜
させるための試料傾斜手段とを備えており、表示手段上
に試料像と共に２本の線を表示し、２本の線の間の荷電
粒子ビームの走査幅と試料の傾斜角度とに基づいて、線
の間の試料上の寸法を求めるようにしたことを特徴とし
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図４は本発明に基づく走査
電子顕微鏡の一例を示している。５は電子銃であり、電
子銃５から発生した一次電子ビームＥＢは、集束レンズ
６と対物レンズ７によって試料８上に細く集束される。
試料８と対物レンズ７との間には、２次電子検出器９が
配置され、また、一次電子ビームＥＢは、走査コイル１
０によって偏向され、試料８上の電子ビームの所望の大
きさの２次元領域は走査される。走査コイル１０には、
走査信号発生回路１１から走査信号が供給される。

【００１５】試料８は任意に傾斜角度が変えられる試料
ステージ１２上に配置されている。この試料ステージ１
２の傾斜角度θは、ステージ制御回路１３によって変え
られるが、ステージ制御回路１３には、操作パネル１４
の傾斜角設定摘み１５によって設定された角度θに対応
した信号が供給される。操作パネル１４には、倍率設定
摘み１７も設けられている。この倍率設定摘み１７によ
って設定された倍率信号ｍは、マーカ・カーソル・文字
信号発生回路１７と走査信号発生回路１１に供給され
る。走査信号発生回路１１は、供給された倍率信号ｍに
基づいて試料８上の電子ビームの走査範囲を制御する。

【００１６】２次電子検出器９によって検出された信号
は、信号処理回路１８を介して陰極線管１９に供給され
る。陰極線管１９には走査信号発生回路１１からの走査
信号も供給されている。また、信号処理回路１８には、
マーカ・カーソル・文字信号発生回路１７から、マーカ
信号と、倍率や基準長さを示す文字信号などが供給さ
れ、信号処理回路１８は、２次電子検出信号にマーカ信
号や倍率，基準長さ文字信号を重畳して陰極線管１９に
供給する。このような構成の動作を次に説明する。

【００１７】２次電子像を観察する場合、試料８上で電
子ビームＥＢの２次元走査が行われる。試料８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９によって検出される。検出信号は信号処理回路
１８を介して、走査信号が供給されている陰極線管１９
に供給されることから、陰極線管１９には試料の２次電
子像が表示される。

【００１８】ここで、試料８を傾斜させて観察する場
合、操作パネル１４の傾斜角設定摘み１５を用い、任意
の角度θを設定する。この角度θの信号はステージ制御
回路１３に供給され、その結果、ステージ制御回路１３
は試料ステージ１２を傾斜させ、試料を角度θ傾斜させ
る。この時、角度信号θは、倍率信号ｍと共にマーカ・
カーソル・文字信号発生回路１７に供給される。

【００１９】マーカ・カーソル・文字信号発生回路１７
は、倍率信号ｍに基づいて傾斜のない方向（Ｘ方向）の
マーカ信号と、角度信号θと倍率信号ｍとに基づいて、
角度θ傾斜させた場合の試料の高さ方向の基準長さを演
算し、マーカ信号を発生する。また、基準長さの寸法
と、倍率を表す文字信号を発生する。この時、試料の高
さ方向の基準長さを示すマーカの長さＨは、電子ビーム
の走査幅に基づく基準長さＬと角度θから、Ｈ＝Ｌ／ｓ
ｉｎθによって求められる。

【００２０】このようにして求められた傾斜のない方向
（Ｘ方向）のマーカ信号と、角度θ傾斜させた場合の試
料の高さ方向の基準長さのマーカ信号とは、信号処理回
路１８を介して陰極線管１９に供給される。その結果、
陰極線管１８上には、図５に示すように、倍率の表示ｍ
と、傾斜のない方向（Ｘ方向）のマーカＸと、試料の高
さ方向の基準長さＨとが表示され、更に、基準長さｓ
（１μｍ）が表示される。この陰極線管画面により、観
察者は、試料の高さ方向の長さを直接的に知ることが可
能となる。

【００２１】図６は本発明の他の実施の形態の要部を示
している。この図で、操作パネル１４には倍率設定摘み
１４と傾斜角度設定摘み１５以外に、マーカ選択スイッ
チ２０，２１が設けられている。マーカ選択スイッチ２
０は、試料の高さ方向のマーカの表示を選択するスイッ
チであり、マーカ選択スイッチ２１は、試料のＹ方向の
寸法を示すマーカを選択するスイッチである。ここで、
マーカ選択スイッチ２０をオンすると、試料の高さ方向
のマーカを表示するための選択信号Ｓが、操作パネル１
４からマーカ・カーソル・文字信号発生回路１７に供給
される。

【００２２】この結果、マーカ・カーソル・文字信号発
生回路１７は、操作パネル１４から供給される角度信号
θと倍率信号ｍとに基づいて、角度θ傾斜させた場合の
試料の高さ方向の基準長さを演算し、マーカ信号を発生
する。この角度θ傾斜させた場合の試料の高さ方向の基
準長さのマーカ信号とは、信号処理回路１８を介して陰
極線管１９に供給される。その結果、陰極線管１８上に
は、図５に示すように、倍率の表示ｍと、傾斜のない方
向（Ｘ方向）のマーカＸと、試料の高さ方向の基準長さ
を示すマーカＨとが表示され、更に、基準長さｓが表示
される。

【００２３】次に、マーカ選択スイッチ２１をオンする
と、試料の傾斜のあるＹ方向のマーカを表示するための
選択信号Ｓが、操作パネル１４からマーカ・カーソル・
文字信号発生回路１７に供給される。

【００２４】この結果、マーカ・カーソル・文字信号発
生回路１７は、操作パネル１４から供給される角度信号
θと倍率信号ｍとに基づいて、角度θ傾斜させた場合の
試料のＹ方向の基準長さを演算し、マーカ信号を発生す
る。この角度θ傾斜させた場合の試料のＹ方向の基準長
さのマーカ信号とは、信号処理回路１８を介して陰極線
管１９に供給される。その結果、図７に示すように、陰
極線管１８上には、傾斜を考慮した試料のＹ方向の基準
長さを示すマーカＹが表示される。なお、図７では、便
宜上高さ方向の基準長さを示すマーカＨと、Ｙ方向の基
準長さを示すマーカＹとを同時に表示したが、実際に
は、上記実施の形態では、そのいずれかが表示される。
また、選択スイッチ２０，２１を同時にオンすれば、図
７に示すように２つのマーカＨ，Ｙが同時に表示され
る。

【００２５】図８は本発明の更に他の実施の形態の要部
を示しているが、この実施の形態では、陰極線管画面上
の特定部分の長さや高さの直接的な表示を行うことがで
きる。この図で、操作パネル１４には倍率設定摘み１４
と傾斜角度設定摘み１５以外に、試料の高さとＹ方向の
長さを選択する選択スイッチ２２，２３と、カーソル位
置設定摘み２４，２５，２６，２７が設けられている。
選択スイッチ２２は、試料の高さ方向の寸法の表示を選
択するスイッチであり、選択スイッチ２３は、試料のＹ
方向の寸法の表示を選択するスイッチである。

【００２６】まず、試料の傾斜のないＸ方向の寸法の表
示について述べる。図９は陰極線管画面Ｉを示してお
り、陰極線管画面Ｉの特定部分ＲのＸ方向の寸法を直接
的に表示する場合、Ｘ方向のカーソル位置設定摘み２
４，２５を操作し、特定部分Ｒの両端にＸ方向のカーソ
ルＣｘ１，Ｃｘ２を合わせる。この状態で、マーカ・カ
ーソル・文字信号発生回路１７は、２本のカーソルＣｘ
１，Ｃｘ２の位置と倍率ｍとから、Ｘ方向の寸法Ｘ＝１
０．１μｍを演算し、その値を陰極線管画面Ｉ上に表示
する。

【００２７】次に、試料の高さ方向の寸法を表示する場
合、選択スイッチ２２をオンすると、試料の高さ方向の
寸法を表示するための選択信号Ｓが、操作パネル１４か
らマーカ・カーソル・文字信号発生回路１７に供給され
る。更に、Ｙ方向のカーソル位置設定摘み２６，２７を
操作し、特定部分Ｒの両端にＹ方向のカーソルＣｙ１，
Ｃｙ２を合わせる。この状態で、マーカ・カーソル・文
字信号発生回路１７は、２本のカーソルＣｙ１，Ｃｙ２
の位置と倍率ｍと傾斜角度θとから、試料の高さ方向の
寸法Ｈ＝５．３μｍを演算し、その値を陰極線管画面Ｉ
上に表示する。

【００２８】次に、傾斜のある試料のＹ方向の寸法を表
示する場合、選択スイッチ２３をオンすると、試料のＹ
方向の寸法を表示するための選択信号Ｓが、操作パネル
１４からマーカ・カーソル・文字信号発生回路１７に供
給される。更に、図１０に示すように、Ｙ方向のカーソ
ル位置設定摘み２６，２７を操作し、図形２ｉの両端に
Ｙ方向のカーソルＣｙ１，Ｃｙ２を合わせる。この状態
で、マーカ・カーソル・文字信号発生回路１７は、２本
のカーソルＣｙ１，Ｃｙ２の位置と倍率ｍと傾斜角度θ
とから、試料のＹ方向の寸法Ｙ＝１５．５μｍを演算
し、その値を陰極線管画面Ｉ上に表示する。

【００２９】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出し反射電子像を表示する場合
にも、また、電子ビームに代えてイオンビームを用いる
装置にも、本発明を適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、試料が傾斜していて
も、この傾斜に応じた試料上の長さに応じたマーカや、
その長さを直接的に表示することが可能な荷電粒子ビー
ム装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】傾斜した試料への電子ビームの走査の様子を示
す図である。

【図２】陰極線管上に表示された傾斜試料の走査像を示
す図である。

【図３】傾斜した試料への電子ビームの走査の様子を示
す図である。

【図４】本発明に基づく走査電子顕微鏡を示す図であ
る。

【図５】図４の走査電子顕微鏡により陰極線管上に表示
された像を示す図である。

【図６】本発明に基づく走査電子顕微鏡の他の実施の形
態の要部を示す図である。

【図７】図６の走査電子顕微鏡により陰極線管上に表示
された像を示す図である。

【図８】本発明に基づく走査電子顕微鏡の他の実施の形
態の要部を示す図である。

【図９】図８の走査電子顕微鏡により陰極線管上に表示
された像を示す図である。

【図１０】図８の走査電子顕微鏡により陰極線管上に表
示された像を示す図である。

【符号の説明】

５電子銃６集束レンズ７対物レンズ８試料９２次電子検出器１０走査コイル１１走査信号発生回路１２試料ステージ１３ステージ制御回路１４操作パネル１５傾斜角設定摘み１６倍率設定摘み１７マーカ・カーソル文字信号発生回路１８信号処理回路１９陰極線管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂田隆英東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号日本電子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビームを試料上に集束するため
のレンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を走査
するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの照射
によって得られた信号を検出する検出器と、検出器から
の信号が供給され、試料像が表示される表示手段と、試
料を傾斜させるための試料傾斜手段とを備えており、表
示手段上に試料像と共に試料上の長さに対応するマーカ
を表示し、試料の傾斜角度に応じマーカの長さを変化さ
せるようにした荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】マーカの長さＨは、試料の傾斜角度をθ
として、荷電粒子ビームの走査幅に対応した基準長さを
Ｌとした場合、Ｈ＝Ｌ／ｓｉｎθとした請求項１記載の
荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】マーカの長さＹは、試料の傾斜角度をθ
として、荷電粒子ビームの走査幅に対応した基準長さを
Ｌとした場合、Ｙ＝Ｌ／ｃｏｓθとした請求項１記載の
荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】荷電粒子ビームを試料上に集束するため
のレンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を走査
するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの照射
によって得られた信号を検出する検出器と、検出器から
の信号が供給され、試料像が表示される表示手段と、試
料を傾斜させるための試料傾斜手段とを備えており、表
示手段上に試料像と共に２本の線を表示し、２本の線の
間の荷電粒子ビームの走査幅と試料の傾斜角度とに基づ
いて、線の間の試料上の寸法を求めるようにした荷電粒
子ビーム装置。