JPH103876A - 走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡 - Google Patents

走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡

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Publication number
JPH103876A
JPH103876A JP8153723A JP15372396A JPH103876A JP H103876 A JPH103876 A JP H103876A JP 8153723 A JP8153723 A JP 8153723A JP 15372396 A JP15372396 A JP 15372396A JP H103876 A JPH103876 A JP H103876A
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JP
Japan
Prior art keywords
scanning
electron microscope
sample
rotation angle
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP8153723A
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English (en)
Inventor
Hidenobu Matsui
秀信 松井
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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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH103876A publication Critical patent/JPH103876A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】走査型電子顕微鏡において、画像の回転量を自
動的に測定し、走査方向を自動的補正するイメージロー
テーションを提供する。 【解決手段】 電子銃12とコンデンサレンズ13と電
磁偏向器14と対物レンズ15からなる電子光学系と、
可動ステージ21と2次電子検出手段を収容した試料室
2と、電子光学制御系31などからなる制御系3と、表
示系4からなる走査型電子顕微鏡において、2次電子検
出手段の出力に基づいて試料像の回転角度を検出する回
転角度検出手段34と、検出した回転角度に基づいて電
磁偏向器14に印加される垂直偏向電圧を補正する偏向
制御手段35とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】半導体ウェハなどの観察や半
導体チップの配線パターンの線幅測長などに用いる走査
型電子顕微鏡における電子ビームの走査角度を自動的に
調整する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常の電子顕微鏡は、二次電子から得ら
れる画像を回転させたい場合、回転角度はオペレータが
目視によって回転量を判断し、調整していた。この調整
は、試料を機械的に回転させるか、または、電子ビーム
をスキャンする方向を電気的に調整するイメージローテ
ーションと呼ばれる手法で行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の画面
回転手法では、測長型の走査型電子顕微鏡ではオペレー
タが画面を観察して目視によって画像を回転させる量を
判断し、測長方向が電子ビームの走査方向と一致するよ
うに回転調整してから測長を実行するという作業を強い
ていた。そして、このような目視による回転調整手法
は、オペレータによる個人差も発生し、精度のバラツキ
や誤差の発生を避けることができず、測長作業の全自動
化を進める上で障害となっていた。
【0004】このような問題点に鑑み、本発明は、画像
の回転量を自動的に測定し、自動的に走査方向を補正す
ることによりオペレータの負担を軽減するとともに、オ
ペレータによる個人差をなくし、測長作業を自動化する
に適した、走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法お
よび走査角度の自動調整が可能な走査型電子顕微鏡を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明は、LSIパターン等の画像の回転角度を検
出する回転角度検出器を設け、これによって観察または
測長時に自動的に画像の回転角度を補正することができ
るようにしたものである。すなわち、この発明は、走査
型電子顕微鏡にかかり、電子ビームを発生し、また加速
し、これを収束や偏向させて、可動ステージ上に保持さ
れている試料にスキャン照射し、試料表面から発生する
2次電子を検出し、かつこれを電気信号に変換、表示さ
せて、試料表面のLSIパターン等を観察,またはその
信号波形からLSIパターン線幅を測長する構成と、前
記電気信号に変換、表示させた画像を回転させる機能を
有する観察するための自動回転補正方法および該自動回
転補正が可能な走査型電子顕微鏡である。
【0006】また、この発明方法は、走査型電子顕微鏡
にかかり、電子ビームを発生、加速、収束、偏向させ
て、可動ステージ上の試料に照射させ、試料表面から発
生する2次電子を検出器により検出し、かつこれを電気
信号に変換、表示装置上に表示させ、その試料表面のL
SIパターン等を観察、あるいはその信号波形からLS
Iパターン等の線幅を測長する方法において、前記被測
定試料表面のLSIパターン等が表示装置上において回
転させる必要がある場合、自動的に回転角度を補正させ
ることができることを特徴とした、電子ビームによるL
SIパターン等の観察、測長方法および該観察、測長が
可能な走査型電子顕微鏡である。
【0007】
【作用】本発明では、LSIパターンのライン等の観察
時に、画像の回転量を自動的に測定し、自動的に回転量
を補正することによりオペレータの負担を軽減するとと
もに、オペレータによる個人差をなくすことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の走査角度自動調整方法お
よび走査型電子顕微鏡を用いた観察・測長方法が適用さ
れる走査型電子顕微鏡の構成の概要を図1の概念図に示
す。走査型電子顕微鏡は、鏡筒1と、試料室2と、制御
系3と、表示系4と、パラメータ入力器5とから構成さ
れる。
【0009】鏡筒1には、鏡筒1に囲まれた真空室11
と、真空室の上部に設けた電子銃12と、真空室の中部
の外側に配置されたコンデンサレンズ13と、真空室の
下部の外側に配置された電磁偏向器14と、真空室の下
部の外側に配置された対物レンズ15とが収容されてい
る。
【0010】電子銃12およびコンデンサレンズ13、
電磁偏向器14、対物レンズ15から電子光学系を構成
し、これらは、後述する電子光学制御回路31によって
制御される。
【0011】試料室2には、試料を載置してx軸,y軸
等に移動可能な可動ステージ21と、試料を電子ビーム
で照射することによって発生した2次電子を検出する2
次電子検出手段22が収容されている。
【0012】図では、真空室11を、概念的に一つの部
屋で示したが、実際には、真空室11は、電子銃の進行
方向に複数のアパーチャ板によって仕切られた構成とな
っている。同様に、試料室2と前記真空室11との間は
アパーチャ板によって仕切られている。
【0013】制御系3は、前記電子光学系を制御する電
子光学制御手段31と、中央演算処理装置(CPU)3
2と、可動ステージ21の駆動系を制御するステージ駆
動制御手段33と、試料画像の回転角度を測定する回転
角度測定手段34と、電磁偏向器14を制御する偏向制
御手段35と、各装置および手段間で制御信号やデータ
を伝送するバス36などの他に、図示を省略したメモリ
などを有している。
【0014】表示系4は、2次電子検出手段22が検出
した信号を増幅する画像信号増幅回路41と、CRTを
有する表示器42とを有している。表示器42は、図示
を省略した掃引手段を有しており電子顕微鏡の電子ビー
ムの走査と同期した鋸歯状信号で水平方向および垂直方
向に掃引されており、画像信号増幅回路41から入力さ
れる画像信号で輝度変調をかけることによって画面上に
試料像を表示する。可動ステージ21上に載置された被
測定試料23を電子ビームで照射することによって放出
される2次電子は、2次電子検出手段22に入り、電気
信号に変換され、画像信号増幅回路41で増幅されて表
示器42に送られる。
【0015】パラメータ入力器5は、倍率,被試料像の
回転角度,電子ビームの加速電圧等の電子顕微鏡の操作
に必要なパラメータや、自動回転補正実行の命令を入力
するテンキー等を有しており、パラメータが入力される
と、入力された情報に対応した信号が電子光学制御手段
31に送られる。
【0016】本発明は上記装置を用いて、半導体ウェハ
のチップの配線の幅を測長するときに、線の幅方向が電
子ビームの操作方向と同一になるように自動的に画像を
回転させる方法である。
【0017】すなわち、本発明の走査型電子顕微鏡の走
査角度自動調整方法は、表示器42にLSIパターン等
の試料23の2次電子像が写し出されているとき、パラ
メータ入力器5から回転角補正実行命令が入力される
と、被測定試料から放出される2次電子の信号波形を用
いて、表示器42の画面左端からパターンのエッジまで
の距離を画面の上下2点で測長する。
【0018】表示器42の画面上に表示された試料像の
概念を示す図2を用いて測長方法の概要を説明する。表
示器42の画面上にLSIパターン等のライン(配線)
423が表示されているとき、まず、試料像表示器42
上部の点で、画面左端421からパターンエッジ42
4までの距離a1を測長する。次いで、試料像表示器4
2下部点で、画面左端421からパターンエッジ42
4までの距離a2を測長する。回転角度測定手段34
は、a1=a2となるように、電磁偏向器14に与える
補正量A(単位は度)を下記(1)式を用いて算出す
る。下記(1)式で、Dは、点と点の間隔である。
【0019】
【数1】
【0020】得られた補正量Aは、電子光学系制御手段
31内の偏向制御手段35に送られ、電磁偏向器14の
垂直偏向信号を補正する。
【0021】この画像の回転補正方法を、図3を用いて
説明する。図3は、電磁偏向器14に印加される水平偏
向電圧と垂直偏向電圧の一部時間区間の概要を示してお
り、横軸に時間を縦軸に偏向電圧を示している。図3
(A)は水平偏向電圧を、図3(B)は通常の垂直偏向
電圧を、図3(C)は図2に示す回転を補正する場合の
垂直偏向電圧を、図3(D)は図2に示した回転と逆の
回転を補正する場合の垂直偏向電圧をそれぞれ示してい
る。電磁偏向器14の水平偏向コイルには、図3(A)
図のような鋸歯状波の水平偏向電圧が印加される。通常
の垂直偏向電圧は、図3(B)図のような一定の量で変
化する電圧である。このときの電磁ビームの走査方向
は、図2の表示器42の画面の走査方向426と同一で
ある。試料像が図2に示すように回転している場合に
は、電子顕微鏡の電子ビームの垂直偏向電圧は、図3
(C)に示すような階段状に変化する波形に補正され
る。このことによって、電子顕微鏡の電子ビームは図2
の画面の線427のように走査され、配線423の幅方
向を走査することができる。試料像が図2と逆の向きに
回転している場合には、電子顕微鏡の電子ビームの垂直
偏向電圧は、図3(D)に示すような階段状に変化する
波形に補正され、電子顕微鏡の電子ビームは配線423
の幅方向を走査することができる。
【0022】
【実施例】以下、この装置を用いて半導体ウェハ上のチ
ップの配線の幅を測長するに当たって使用する、本発明
にかかる回転角度自動調整方法を説明する。上の説明で
は、距離a1と距離a2を、画面左端421からパター
ン423の左エッジ424迄の距離としたが、距離a1
と距離a2を画面左端421からパターン423の中点
あるいはパターン423の右エッジ425までとするこ
とができる。また、画面右端422から距離を測定する
ようにしてもよい。さらに、上の例では、パターンの回
転角度を画面上で測定したが、図1に点線で示したよう
に、2次電子検出手段22からの信号を、水平偏向電圧
に同期して監視して、試料23上の電子ビームの走査の
開始点または任意の点から測定するようにしてもよい。
【0023】さらに、本発明にかかる走査角度自動調整
方法は、線幅の測長のみならず監視の場合にも当然使用
し得る。
【0024】さらに、本発明は、上記イメージローテー
ションの手法のみならず、可動ステージの駆動手段に回
転手段を設け、可動ステージを回転する機械的なテーブ
ルの回転手法にも適用することができる。
【0025】さらに、以上の実施例は、本発明を電子ビ
ームを用いた走査型電子顕微鏡に適用したものであった
が、電子ビームの代わりに、イオンビーム等他の荷電粒
子線を用いた装置にも、本発明が同様に適用されること
は明らかである。
【0026】本発明は、自動的に試料像の回転を補正す
ることで、観察時には違和感の無い像を提供するととも
に、測長時にはオペレータがマニュアルで回転補正する
ことなく測長することができ、この回転手法を手動によ
る開始から自動的に開始するようにして自動測長シーケ
ンスのなかに組み込むことによって、測長作業を完全に
自動化することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明により、試料像の回転が自動的に
補正されるので、オペレータの負担が軽減され、また測
長時には、オペレータによる個人差による誤差の発生や
精度の低下をなくすことができた。またこの機能を、自
動測長装置の機能の一つとして組み込むことによって、
測長作業の完全自動化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される走査型電子顕微鏡の構成を
示す概念図。
【図2】表示器の画面に示されたLSI等のパターン部
分および測長点を説明する図。
【図3】本発明における電子顕微鏡の電磁偏向器に印加
される偏向電圧波形を示す図。
【符号の説明】
1 鏡筒 11 真空室 12 電子銃 13 コンデンサレンズ 14 電磁偏向器 15 対物レンズ 2 試料室 21 可動テーブル 22 2次電子検出手段 23 試料 3 制御系 31 電子光学制御手段 32 中央演算処理装置(CPU) 33 ステージ駆動制御手段 34 回転角度測定手段 35 偏向制御手段 36 バス 4 表示系 41 画像信号増幅回路 42 表示器 5 パラメータ入力器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子銃からの電子線を、試料室内の試料
    に照射して走査するとともに、試料から放出された二次
    電子を試料室内の検出器で検出する走査型電子顕微鏡に
    おいて、 試料画像信号を用いて所定の位置からの画像パターンま
    での距離を2点で測長して試料像の回転角度データを取
    得し、 該回転角度データを用いて画像を回転させるようにした
    ことを特徴とする走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整
    方法。
  2. 【請求項2】 前記所定の位置が前記画像パターンを表
    示させた画面の任意の位置である請求項1記載の走査型
    電子顕微鏡の走査角度自動調整方法。
  3. 【請求項3】 前記所定の位置が前記画面の端部である
    請求項2記載の走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方
    法。
  4. 【請求項4】 前記2次電子検出器の出力を用いて回転
    角度データを取得するようにした請求項1記載の走査型
    電子顕微鏡の走査角度自動調整方法。
  5. 【請求項5】 前記回転角度データに基づいて電子顕微
    鏡の偏向器に印加する垂直偏向電圧を補正することによ
    り画像を回転させるようにした請求項1ないし請求項4
    のいずれか記載の走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整
    方法。
  6. 【請求項6】 前記回転角度データに基づいて可動ステ
    ージを回転することにより画像を回転させるようにした
    請求項1ないし請求項4のいずれか記載の走査型電子顕
    微鏡の走査角度自動調整方法。
  7. 【請求項7】 少なくとも電子光学系と試料室と、制御
    系と、表示系を有し、電子光学系の電子銃から発射され
    た電子ビームを試料室内の試料に照射して走査し、試料
    から放出された二次電子を検出して試料像を得るように
    した走査型電子顕微鏡において、 試料像の回転角度を検出する回転角度検出器と、 検出した回転角度に基づいて電磁偏向器に印加される垂
    直偏向電圧を補正する偏向制御器とを有することを特徴
    とする走査角度自動調整可能な走査型電子顕微鏡。
JP8153723A 1996-06-14 1996-06-14 走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡 Pending JPH103876A (ja)

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JP8153723A JPH103876A (ja) 1996-06-14 1996-06-14 走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡

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JP8153723A JPH103876A (ja) 1996-06-14 1996-06-14 走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡

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JPH103876A true JPH103876A (ja) 1998-01-06

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JP8153723A Pending JPH103876A (ja) 1996-06-14 1996-06-14 走査型電子顕微鏡の走査角度自動調整方法および走査角度 自動調整可能な走査型電子顕微鏡

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JP (1) JPH103876A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7598497B2 (en) 2006-08-31 2009-10-06 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus
EP3547346A3 (en) * 2018-03-26 2020-02-12 Shimadzu Corporation Charged particle beam axial alignment device, charged particle beam irradiation device and charged particle beam axial alignment method

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US7598497B2 (en) 2006-08-31 2009-10-06 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus
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